Los ojos de los lámnidos

Primer plano de un tiburón blanco. Foto: Andrew Fox, Rodney Fox Shark Expeditions.

Pues resulta que esos «ojos sin vida, de muñeca», esos ojos «negros y quietos» que Quint describió en aquella magistral escena de Tiburón, llenando nuestros corazones de más angustia, si cabe, ni son negros ni carecen de vida ni están quietos. La realidad es que, vistos bien de cerca, los ojos del tiburón blanco, al igual que los de sus parientes más cercanos, los marrajos, se parecen más a los de una cabra montesa miope que a los de cualquier monstruo o muñeca diabólica que se nos ocurra. La ciencia siempre cortándonos el rollo.

Acidificación y supervivencia

Musola pintada (Mustelus canis). Fuente: Discovery.com.

Por si no fuese suficiente con lo que ya tienen encima, la última novedad es que la acidificación del océano reducirá la capacidad olfativa de los tiburones, debilitando así uno de sus principales sistemas de detección de alimento, según demuestra un estudio¹ que acaba de publicarse en Global Change Biology. 

En su heroico afán por destruir el cuerpo que lo alberga, solo comparable al del virus más letal, el ser humano ha logrado, entre otras proezas, que la concentración de dióxido de carbono (CO₂) en la atmósfera sea la más elevada de los últimos 800 000 años. Gracias a ello, el clima de la Tierra está cambiando a tal velocidad que puede que no lleguemos a tiempo, no ya para revertir o siquiera detener el proceso, sino para adaptarnos a sus consecuencias. Pero esa es la idea, cabe suponer.
Pero en esta jovial marcha hacia nuestra autodestrucción nos hemos topado con un factor con el que no contábamos, y mira que es inmenso. Se calcula que el océano absorbe aproximadamente el 25% del dióxido de carbono que emitimos a la atmósfera. Esto quiere decir que, de no ser por él, tal vez habríamos ya podido consumar el desastre. Mala pata.

Sarcasmos aparte, el trasvase de dióxido de carbono antropogénico al mar, lejos de aliviar el problema, lo que ha hecho es extenderlo. Cuando el CO₂ se disuelve reacciona con el agua generando ácido carbónico y reduciendo su pH, en un proceso conocido como acidificación. Es una evidencia científica que el océano se está acidificando, y parece que a buen ritmo. Se calcula que el nivel actual de acidificación es un 30% superior al de épocas preindustriales y el pH de las aguas superficiales es 0.1 puntos inferior (y las previsiones a medio plazo son descorazonadoras). Esto tiene graves consecuencias para las criaturas marinas. El descenso del pH trae consigo la drástica disminución de las concentraciones de iones carbonato, fundamentales para la formación y el desarrollo de los esqueletos y otras estructuras de carbonato cálcico, como conchas y caparazones, de una inmensa variedad de organismos: corales, moluscos, foraminíferos, equinodermos, crustáceos, etc., poniendo poblaciones enteras en serio peligro. Pensemos que aproximadamente la cuarta parte de todas las especies marinas dependen de un modo u otro del coral. Varios trabajos han descrito los efectos de la acidificación en diversos organismos calcáreos; igualmente se ha demostrado que la exposición de los teleósteos a niveles elevados de CO₂ puede alterar un amplio espectro de procesos biológicos como la percepción sensorial, modificando la respuesta a estímulos químicos y auditivos, y, a consecuencia de ello, la toma de decisiones².

Foto de Danielle Dixson publicada en la edición digital de The Washington Post del 10 de septiembre.

Este es el primer estudio que aborda los efectos de la acidificación sobre el comportamiento y la capacidad olfativa de los tiburones. Sus autores trabajaron con una especie oriunda del Atlántico occidental, la musola pintada (Mustelus canis), un pequeño cazador oportunista que frecuenta las aguas turbias próximas a la costa, en las que se maneja perfectamente para localizar a sus presas gracias sobre todo a su agudo sentido del olfato. El candidato ideal.
Las 24 musolas utilizadas en el experimento se distribuyeron en tres tanques con diferentes niveles de concentración CO₂ (por tanto con agua de diferente pH): el primero con los valores medios registrados en la actualidad (pH 8.11), el segundo con los estimados para dentro de 50 años según la tendencia actual de emisiones de dióxido de carbono a la atmósfera (pH 7.80), y el tercero con los estimados para el año 2100 (pH 7.69, o sea, una caída de 0,4 puntos).
Los tiburones se iban introduciendo en un tanque de 9x2 m en el que se habían creado dos corredores olorosos mediante sendos emisores situados a cada extremo, cerca del fondo, que bombeaban constantemente agua de mar, en uno de ellos mezclada con jugo de calamares. Como era de esperar, todos los tiburones sometidos al nivel actual de pH permanecieron la mayor parte del tiempo (entre el 60-84%) en la calle por la que discurría este potente estímulo oloroso, llegando incluso a lanzar ataques sobre su fuente, bien golpeándola con el morro, bien mordiéndola. Cuando el pH descendió 0,2 puntos, el tiempo de permanencia en el corredor oloroso se mantuvo, pero los ataques a su fuente fueron menos intensos o agresivos. Sin embargo, con los valores previstos para fin de siglo la situación cambió drásticamente. Las musolas dejaron de responder a los estímulos químicos, incluso parecían evitarlos, ya que pasaban más rato en la zona de flujo de agua salada normal; el tiempo de permanencia en la calle del corredor oloroso fue inferior al 15%.
En los tres casos, el comportamiento natatorio de los tiburones fue muy similar, sin ninguna señal externa que hiciese pensar en algún tipo de anomalía; lo mismo el movimiento de las aberturas branquiales, que en ningún momento evidenció signos de estrés que pudiesen explicar su comportamiento.
La doctora Dixson y sus colegas aventuran que la raíz del problema está en que el agua acidificada altera el funcionamiento de un receptor químico conocido como GABAA, como ocurre con los peces payaso.

Fuente: Danielle Dixson, Global Change Biology, 2014.

La conclusión es evidente: el aumento de la acidificación del océano va a tener un impacto terrible en los tiburones al modificar o anular su respuesta a estímulos químicos primordiales para su supervivencia, como los que proceden de una fuente de alimento y, tal vez, quién sabe (en el trabajo no se mencionan), los emisores químicos que las hembras liberan cuando están listas para aparearse.

Otro trabajo de parecidas características³ ha encontrado cambios importantes no solo en el comportamiento natatorio, sino en la sangre de pintarrojas (Scyliorhinus canicula) sometidas a los niveles de dióxido de carbono previstos para el 2100, que contenía más iones de sodio y bicarbonato de lo normal seguramente como un mecanismo para mantener estable su pH en un entorno de mayor acidez (aparentemente no se habían producido cambios apreciables en su metabolismo). Los investigadores también observaron que en un ambiente fuertemente acidificado las pintarrojas permanecían nadando durante periodos de tiempo considerablemente más largos (hasta una hora sin interrupción) que aquellos ejemplares procedentes de un entorno "normal", que presentaban periodos de natación más cortos, de entre unos pocos segundos hasta un minuto. Esto podía deberse bien a alteraciones en las concentraciones de iones de sodio y bicarbonato en el cerebro, bien a que los tiburones percibían la acidez del agua y estaban nadando en busca de un entorno más saludable. Estas observaciones fueron realizadas durante la noche, cuando estos animales se muestran más activos.

En los millones de años que llevan en la tierra, los tiburones han logrado sobrevivir en mares con un nivel de acidez muy superior al previsto para fin de siglo. Lo que no deja de ser un motivo para la esperanza. Pero el problema es si serán capaces de adaptarse con la suficiente presteza a la velocidad a la que van a tener lugar los grandes cambios que se nos vienen encima.
Los seres humanos somos así de inteligentes.


[ACTUALIZACIÓN a 16-X-2014] Frente a todo lo anterior, hay al menos un tiburón al que no parecen afectarle los ambientes con alto contenido de CO₂. Se trata de la pintarroja colilarga ocelada (Hemiscyllium ocellatum), una pequeña especie endémica de Nueva Guinea y norte de Australia que habita en las aguas someras de arrecifes e incluso charcas de marea, ambientes muy expuestos a fuertes fluctuaciones ambientales tanto de oxígeno como de dióxido de carbono. Por la noche, el nivel de oxígeno en el agua cae drásticamente, muy particularmente durante las mareas bajas nocturnas, debido a la respiración de los organismos del arrecife, lo que provoca un fuerte incremento del CO₂, cuya concentración puede incluso ser más alta en los agujeros y grietas del coral (ambientes de bajo flujo de agua) que este tiburón acostumbra a usar como refugio. La adaptación a la vida en estos ambientes de fluctuaciones extremas es tal, que la pintarroja colilarga no solo puede resistir sin mayor problema cortos periodos de hipoxia (baja concentración de oxígeno en el ambiente), sino que, tal como acaba de demostrar un reciente trabajo⁴, es capaz de adaptar sus procesos fisiológicos a largas exposiciones (60-90 días) a ambientes con altas concentraciones de dióxido de carbono como las previstas a medio plazo.

Pintarroja colilarga ocelada (Hemiscyllium ocellatum). Foto: Richard Ling.

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¹Danielle L. Dixson, Ashley R. Jennings, Jelle Atema & Philip L. Munday (2014). "Odor tracking in sharks is reduced under future ocean acidification conditions". Global Change Biology, doi: 10.1111/gcb.12578.
²Las señales químicas juegan un papel fundamental en la biología de muchos peces. Se ha comprobado, por ejemplo, que los peces de arrecife con la capacidad olfativa mermada por la exposición a altos niveles de CO₂ mostraban problemas a la hora de encontrar refugio, seleccionar el hábitat más adecuado y evitar a los depredadores.
³Leon Green & Fredrik Jutfelt (2014). "Elevated carbon dioxide alters the plasma composition and behaviour of a shark". Biology Letters, 10(9): 20140538.
⁴Dennis D. U. Heinrich, Jodie L. Rummer, Andrea J. Morash, Sue-Ann Watson, Colin A. Simpfendorfer, Michelle R. Heupel & Philip L. Munday (2014). "A product of its environment: the epaulette shark (Hemiscyllium ocellatum) exhibits physiological tolerance to elevated environmental CO₂." Conservation Physiology, vol 2. doi: 10.1093/conphys/cou047

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Los sentidos II: Olfato y gusto

Pintarroja (Scyliorhinus canicula). Foto: Toño Maño.

El olfato y el gusto son los sentidos encargados de la quimiorrecepción, es decir, de la captación de los estímulos químicos presentes en el medio y su traducción a impulsos nerviosos. Su funcionamiento es similar a la de los seres humanos y resto de vertebrados. Veamos.

1. EL OLFATO:

El olfato de los tiburones es extraordinariamente agudo. Se trata, de hecho, de uno de sus sentidos más importantes y desarrollados, de ahí que se les haya tildado de "narices que nadan". El tamaño de los lóbulos olfativos, que ocupan la mayor parte de la parte delantera del telencéfalo [ver], da idea de su importancia (en el tiburón blanco, por ejemplo, suponen el 14% de la masa cerebral). Gracias al olfato, el tiburón es capaz de detectar y localizar no solo una posible fuente de alimento en la lejanía, dado que las sustancias químicas disueltas en el agua pueden recorrer largas distancias llevadas por las corrientes, sino (los machos) algo tan fundamental como una hembra receptiva, siguiendo el rastro de feromonas que esta va dejando en el agua [véase Reproducción II: Cortejo y apareamiento]. También es de utilidad para la detección de depredadores y para su sistema de navegación, en sus largas migraciones hacia las zonas de cría, apareamiento y alimentación, mediante la fijación y reconocimiento de marcas químicas.

Para dar idea de la extrema sensibilidad de su sistema olfativo, a menudo se dicen cosas como que un un tiburón es capaz de detectar una gota de sangre en un volumen de agua equivalente al de una piscina municipal, o una parte de una sustancia entre 10-25 millones de partes... que viene a ser como una pelota de golf en mitad del lago Ness... Todo esto lleva a mucha gente a creer que si se me cae una gota de sangre en el mar habiendo un tiburón cerca, me localiza seguro. Pues bien, esto no es del todo cierto. Por un lado, hay que tener en cuenta que estas y otras comparaciones se refieren a las concentraciones relativas de solutos en el agua. Un tiburón jamás va a detectar rastro alguno de nuestra sangre, de nuestro pis, o de la loncha de chorizo que se le ha caído al niño en el agua, a menos que una parte de estas sustancias entre en contacto directo con los quimiorreceptores de su epitelio olfatorio. En segundo lugar, tal vez debido al profundo temor y respeto que todavía inspiran estos animales, se tiende a exagerar y mitificar muchas de sus indudables habilidades. Para poneros un ejemplo, se ha demostrado que, al menos en cuanto a los aminoácidos se refiere, el umbral de sensibilidad de los tiburones no es muy distinto del de los teleósteos¹. Es decir, los tiburones tienen un olfato muy fino y desarrollado, en efecto, pero no exageradamente superior al de unos cuantos peces óseos (naturalmente, esta hipótesis debe ser corroborada por estudios posteriores).

Sea lo que fuere, no es difícil adivinar que los órganos del olfato se encuentran dentro de las narinas, esas aberturas situadas a cada lado de la parte inferior del morro, delante de la boca.

Visera (Deania calcea). Foto: Toño Maño.

Cada narina está formada por un juego de solapas diseñado para dirigir el flujo de agua hacia su interior mientras el tiburón se desplaza o permanece en reposo sobre el fondo. Normalmente las solapas nasales dividen la abertura en dos: una abertura incurrente, de entrada de agua, y una abertura excurrente, de salida, que no siempre es visible, particularmente en los tiburones bentónicos.
Existe una amplia variedad en cuanto a la morfología, tamaño y posición de las narinas dependiendo del tipo de hábitat². Así, por ejemplo, se ha demostrado que existe una correlación entre la longitud narial y la distancia de las narinas a la boca: en las especies costeras pelágicas son más largas y están más separadas de la boca que en las especies bentónicas, lo cual quiere decir que la entrada de agua depende exclusivamente del flujo externo de agua durante la natación.
En algunas especies como la pintarroja de la fotografía de portada, que suelen permanecer quietas sobre el fondo, las narinas están conectadas externamente con la boca por medio de unos surcos nasoorales. Este sistema es de gran utilidad, pues permite la entrada del flujo de agua generado por la acción de las agallas y la boca durante la respiración activa [ver].

Las narinas se abren a los bulbos olfatorios, dos sacos ciegos repletos de sensores químicos, que, diferencia de otros animales, no tienen conexión interna con la cavidad bucal.

 Cerebro y sistema olfativo de una cornuda común (Sphyrna lewini). Observad los dos enormes bulbos olfativos, que parecen pinzas de cangrejo, y su unión al telencéfalo a través de sus respectivos tallos. En consonancia con el tamaño de los bulbos, los lóbulos olfativos del telencéfalo son también grandes (fuente: www.neuroscienceassociates.com).

La cámara interna de cada bulbo está formada por un amplio número de pliegues membranosos —las lamelas— cubiertos por el epitelio olfatorio, la capa de tejido que contiene las células quimiorreceptoras, como se observa en la imagen de abajo³. Ya os imagináis que se trata de una estrategia de optimización de espacio análoga a la de la válvula espiral intestinal [ver]: se trata de multiplicar la superficie sensorial dentro de un espacio limitado. El número y superficie de las lamelas varía de unas especies a otras. Esto es debido, no a causas filogenéticas, sino al tipo de hábitat preferente: las especies bentónicas presentan mayor superficie sensorial y menor número de lamelas que las bento-pelágicas.

Corte de un bulbo olfatorio de una cornuda común (Sphyrna lewini). (Fuente: www.neuroscienceassociates.com)

Cada célula olfatoria contiene una proteína diseñada para reconocer un rango determinado de moléculas "olorosas", en un sistema similar al de las cerraduras y las llaves: así como una llave está construida para encajar en su correspondiente cerradura, cada sustancia posee una forma o estructura química distintiva que va a "encajar" en una determinada proteína. Al igual que en los seres humanos, existe una enorme variedad de estas proteínas con el objetivo de cubrir un amplio espectro químico.

El agua que entra por las narinas baña el interior de los bulbos olfatorios y entra en contacto directo con los quimiorreceptores. El reconocimiento de una determinada sustancia genera alteraciones eléctricas que son enviadas a los grandes lóbulos olfatorios del cerebro, donde son procesadas para su identificación. Cuanto más perfecto sea el encaje de la molécula en su correspondiente proteína, más intensa será la respuesta eléctrica.

Cornuda común (Sphyrna lewini). Fotografía de Chris & Monique Fallows.

Como es natural, el olfato de los tiburones es particularmente sensible a las moléculas que informan de la presencia de elementos vitales para su subsistencia, que son básicamente dos: la comida y el sexo. Se han observado machos de diversas especies nadando detrás de una hembra madura, con el morro apuntando claramente a su cloaca. Se ha comprobado también que el tiburón es especialmente sensible a fluidos de origen animal, particularmente ciertos aminoácidos de las proteínas de la carne y de la sangre (hemoglobina, seroalbúmina) y distintas sustancias presentes en las excreciones animales (betaína, trimetilamina), que son indicadores de una posible fuente de alimento. Cuanto más hambriento está el animal, más se agudiza su sensibilidad química.

Cuando un tiburón detecta un rastro interesante, su reacción es inmediata: ir hacia su origen. Un animal herido —imaginémoslo con una herida abierta—  crea una suerte de corredor oloroso que puede extenderse a lo largo de varios centenares de metros (algunas estimaciones hablan de más de un kilómetro y medio). El tiburón debe localizarlo, determinar el sentido de flujo con el fin de recorrerlo en sentido inverso, a contracorriente. Típicamente se desplaza moviendo la cabeza de un lado a otro. De este modo se amplía el campo de barrido y se averigua la dirección del rastro de olor, ya que los tiburones son capaces de determinar cual de las dos narinas es la que detecta la mayor concentración de olor y actuar en consecuencia (es decir, el sentido del olfato es direccional). Otra estrategia es nadar en zigzag, cruzando varias veces el corredor; a veces pueden cambiar bruscamente de dirección para asegurarse de que la señal química tiene la misma intensidad en las dos narinas.

Tintorera (Prionace glauca). Foto de Joe Tepper (DivePhotoGuide.com).

Pero los tiburones no solo son capaces de percibir olores dentro del agua. En un fascinante trabajo de anatomía comparada, unos científicos han podido demostrar que el jaquetón oceánico (Carcharhinus longimanus) es capaz de detectar olores ¡también fuera!⁴ Al parecer, la estructura anatómica de su sistema olfativo le permite captar burbujas de aire por encima de la superficie y retenerlas en el interior de sus narinas, lo cual les confiere una clara ventaja competitiva sobre los demás depredadores de mar abierto, al permitirles detectar rastros químicos arrastrados por el viento y localizar su origen con mayor rapidez. Ello explicaría la costumbre que tiene este tiburón de sacar el morro fuera del agua.
Algunos científicos sostienen que posiblemente el tiburón blanco (Carcharodon carcharias), que también suele asomar la cabeza por encima de la superficie para controlar lo que hay a su alrededor (lo que inglés se conoce como spy hooping), siga idéntica estrategia: no solo ver, sino oler.

C. longimanus quizá olisqueando el aire. Fotografíado por Gorka Ocio en un viaje por Sierra Leona (véase la deliciosa crónica completa en gorkaocio.blogspot.com).

=>La capacidad olfativa de los tiburones puede verse gravemente afectada por la acidificación del océano. Véase Acidificación y supervivencia.

2. EL GUSTO

Los tiburones tienen papilas gustativas distribuidas a o largo de la boca, la faringe y, al menos algunas especies como el tiburón blanco, también en la base de los dientes. Son como pequeños botones con una fina abertura en el medio donde se encuentran las células sensoriales.
En la boca está la definitiva "prueba del algodón": a través del gusto el tiburón va a determinar finalmente si algo es o no es comida, si vale o no vale la pena comérselo. En caso negativo, se descarta; en caso afirmativo, para dentro. Esto explica, en parte, por qué hay tantos supervivientes de ataques. Y estoy pensando —como vosotros— en el tiburón más famoso y temido, el tiburón blanco. Algunos científicos creen que en décimas de segundo es capaz de discernir si el bicho que acaba de morder contiene la suficiente cantidad de alimento (entiéndase grasa de alto contenido energético, como la de las focas y ballenas) y, por tanto, vale la pena el gasto energético de su digestión, o si, por el contrario, es mejor escupirlo y reservar el espacio y la energía para otra cosa.
Si es que por mucho que nos empeñemos en tenerles miedo, a estos bichos no les gustamos. Y no me extraña. ¿No opináis lo mismo?

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¹Véase Tricia L. Meredith & Stephen M. Kajiura (2010). "Olfactory morphology and physiology of elasmobranchs." The Journal of Experimental Biology 213, 3449-3456. doi. 10.1242/jeb.045849.
"Although elasmobranchs are reputed to posses greater olfactory sensitivities than bony fishes, they demonstrate comparable amino acid thresholds as teleosts, further highlighting the olfactory system parallels between these two groups." (pp. 3455-56). 
Y termina la cita apuntando que harán falta más estudios para comprobar si los receptores de aminoácidos en los elasmobranquios son similares a los de los peces óseos.
²A este respecto, véase L. L. Timm, F. E. Fish (2012). "A comparative morphological study of head shape and olfactory cavities of sharks inhabiting benthic and coastal/pelagic environments." Journal of Experimental Marine Biology and Ecology, 414-415, pp. 75-84.
³La estructura interna del saco olfatorio es más compleja de lo que mi simplificación deja entrever. El año pasado se publicó un interesantísimo estudio computacional de la hidrodinámica de las áreas olfativas de la cornuda ojichica (Sphyrna tudes) que demostraba que el diseño y posición de cada surco y cada solapa, así como la estructura interna de los sacos, constituían un complejo sistema de regulación del flujo y presión de agua, tanto de entrada (más elevada en las aberturas incurrentes, más baja en las excurrentes), como en la circulación interna: entre las lamelas dorsales y las ventrales se abre un espacio apical que funciona a la manera de un bypass, para aliviar la presión del flujo de agua y así proteger las lamelas.
Estos dos gráficos pertenecen al mencionado trabajo: Alex D. Rygg, Jonathan P. L. Cox, Richard Abel, Andrew G. Webb, Nadine B. Smith, Brent A. Craven (2013). "A Computational Study of the Hydrodynamics in the Nasal Region of a Hammerhead Shark (Sphyrna tudes): Implications for Olfaction." PLoS ONE 8(3): e59783. doi: 10.1371/journal.pone.0059783.

Este gráfico muestra perfectamente como es la estructura interna del saco: las lamelas están divididas en dos grupos, uno dorsal y otro ventral. Entre ambos se abre el canal incurrente, que resulta ser más angosto que el canal excurrente, del que lo separa el espacio apical.

a=anterior; p=posterior; m=medial; l=lateral; d=dorsal; v= ventral.

⁴El trabajo consistía en un completo estudio comparativo de la hidrodinámica, estructura, externa e interna, e histología de los aparatos olfativos del Carcharhinus longimanus y de la mielga (Squalus acanthias) y la simulación del movimiento de ambas especies en una unidad de aerohidrodinámica. La conclusión fue que la estructura anatómica del primero le permitía retener, dentro del bulbo olfatorio, burbujas de aire captadas en la superficie: "Estas burbujas se captaban y permanecían dentro de los órganos olfatorios cuando el morro estaba a 1-2 cm por encima de la superficie y el movimiento se realizaba a una velocidad superior a los 1,2 m/seg. A velocidades inferiores, el aire puede permanecer entre las lamelas durante un periodo indefinido de tiempo." ¿No es fascinante? 
Por otro lado, las lamelas olfatorias del C. longimanus contienen un elevado número de fibras de colágeno y las células están dispuestas de una forma compacta. En cambio, las lamelas del S. acanthias apenas tienen fibras de colágeno y las células olfatorias no están distribuidas de manera compacta.
Tanto la cita como la información proceden del resumen o abstract del trabajo; me ha resultado imposible encontrar la publicación íntegra. Si alguien desea intentarlo, la referencia completa es: S. V. Savel'ev, V. P. Chernikov (1994). "Oceanic whitetip shark Carcharhinus longimanus can use aerial olfaction for food searching". Voprosi Ikhtiologii, 34(2):219-225.

Los sentidos I: El cerebro

Sistema de detectores y conexiones sensoriales dentro de la cabeza de un tiburón blanco (Carcharodon carcharias). El cerebro, en forma de Y, está suavemente marcado en naranja (cada brazo de esa Y se conecta con un bulbo olfatorio). Imagen tomada de la página de Fin Fighters UK.

Los sentidos son fundamentales para nuestra supervivencia, individual y como especie. A través de ellos logramos salir de nosotros mismos y abrirnos al exterior para captar toda la información que necesitamos para adoptar un determinado patrón de comportamiento y descartar otros. Esto puede hacerse bien de modo instintivo, bien tras un procesamiento más o menos consciente o elaborado de los datos. Gracias a nuestros sentidos somos capaces de conseguir alimento, encontrar una pareja receptiva, establecer algún tipo de cooperación con nuestros congéneres, y detectar un peligro o amenaza. En todos los seres vivos ocurre algo parecido.

Los tiburones, como depredadores extraordinariamente evolucionados que son, están dotados de un sistema sensorial muy sofisticado, que está conectado a un cerebro que en muchas especies es comparable, en complejidad y tamaño relativo, al de las aves y los mamíferos superiores. No es de extrañar que a menudo se los compare con cazas de última generación, aparatos diseñados para la vigilancia y el ataque y repletos de sensores de todo tipo siempre alerta para detectar la presencia de una presa o de una amenaza: sensores químicos, lumínicos, de sonidos, de presión, de movimiento, de campos eléctricos, todos perfectamente modulados e integrados en un sistema que se adapta a las necesidades de cada especie y hábitat específico. No todos los tiburones son iguales, y no todos los cerebros son iguales. Pueden variar en estructura y tamaño de una especie a otra, desde los más simples de algunos Squaliformes a los más complejos de los Carcharhínidos, hasta llegar al cerebro más grande y complejo de todos, el de los tiburones martillo (fam. Sphyrnidae), no en vano se trata de los tiburones más evolucionados (como curiosidad, el cerebro más grande de todos los elasmobranquios es el de las mantas diablo). Así por ejemplo, el cerebro del peregrino (Cetorhinus maximus) es el más pequeño de todos los lamniformes, probablemente porque su técnica de caza es sumamente simple y pasiva, típica de un animal filtrador: nadar lentamente con las fauces abiertas dejando que el agua atraviese sus branquispinas¹; mientras que en el otro lado tenemos el del tiburón toro (Carcharias taurus), el cerebro más grande del grupo —el del tiburón blanco (Carcharodon carcharias) se situaría en un punto medio—.

Vista dorsal del cerebro de una mielga (las pelotas oscuras a cada lado son los ojos). Fuente: www.zoology.ubc.ca

El cerebro del tiburón es una estructura alargada con forma de Y —como si agarrásemos un cerebro "normal" y lo estirásemos sobre una mesa—. Puede dividirse en cinco áreas o regiones:

• Telencéfalo o encéfalo anterior, que se prolonga en los lóbulos olfativos; contiene los hemisferios cerebrales (responsables de la toma de decisiones, comportamiento social, el aprendizaje y la memoria), el hipotálamo y la glándula pituitaria.
• Diencéfalo, que se encarga del control de diversos procesos hormonales; sobre él se encuentra la glándula pineal. 
• Mesencéfalo o encéfalo medio, donde se sitúan los lóbulos ópticos.
• Cerebelo o metencéfalo, responsable, entre otras, de la coordinación de los movimientos musculares y de la integración de los estímulos sensoriales con el movimiento.
• Miencéfalo o médula oblonga, encargada de la transmisión de diversos estímulos de la médula al cerebro, entre otras funciones.

Vista anterior dorsal del cerebro. En primer término los bulbos olfativos (1) con sus respectivos tallos (2), que los conectan a los lóbulos olfativos (3); el telencéfalo (4), los lóbulos ópticos (5), el cerebelo (6) (la pequeña protuberancia que se observa en su lado derecho abajo es uno de los lóbulos auditivos), y la médula oblonga o mielencéfalo (7). En rojo (8), la glándula pineal (foto tomada de classes.endowner.net y posteriormente modificada).

Vista lateral derecha (fuente: classes.edowner.net).

Aunque probablemente existen muy diversas variables y procesos que todavía no acabamos de comprender en relación a este punto, puede decirse que la forma y tamaño del cerebro parece depender en buena medida más del estilo de vida y hábitat típico de una determinada especie que de la herencia genética que comparte con sus parientes cercanos incluidos en el mismo taxón. Esto quiere decir que tiburones con un alto grado de parentesco pueden poseer cerebros radicalmente distintos. El cerebro del tiburón ballena (Rhincodon typus), muy pequeño en comparación a la masa corporal, se parece mucho más al del tiburón peregrino (orden Lamniformes) que al de otras especies de su mismo orden (Orectolobiformes), como la gata nodriza (Ginglymostoma cirratum). En efecto, Rhincodon y Cetorhinus presentan un telencéfalo relativamente pequeño, un diencéfalo relativamente grande, un mesencéfalo relativamente pequeño... y un cerebelo enorme (de los más grandes de todos los elasmobranquios) fuertemente foliado², a diferencia del cerebelo de otras especies, cuya superficie es lisa.

Sección longitudinal del cerebro de un tiburón ballena. En el centro, se muestra la perspectiva desde el exterior, abajo, el corte interior (fuente: Jason G. Goldman, en blogs.scientificamerican.com).

Lo más curioso es que esta esta estructura es también similar a la de los zorros marinos (Alopiidae), igualmente pertenecientes al orden Lamniformes, pero con una dieta y técnica de caza radicalmente distintas. ¿Cómo encajar todo esto? Sabemos que el cerebelo interviene en la organización y coordinación de los movimientos así como en la corrección de errores en la ejecución de las órdenes motoras, lo cual, en teoría, resulta fundamental para los cazadores activos, como los alópidos, pero, ¿para los filtradores? La única explicación plausible es que la anatomía del cerebelo responda más a la necesidad de coordinar movimientos que a las exigencias motoras propias de la caza. Los tiburones ballena —como los peregrinos— realizan grandes migraciones horizontales y verticales, y se les ha visto suspendidos en posición vertical sobre la columna de agua mientras se alimentaban, un tipo de maniobra que requiere un alto grado de coordinación.

Tiburones ballena alimentándose (extraordinaria fotografía de Jeffrey C. de Guzman).

Como sucede con otras muchas especies, la estructura de los cerebros del tiburón ballena y del tiburón peregrino es producto de una convergencia evolutiva motivada por un estilo de vida similar, no por compartir una clasificación taxonómica (pensemos que a ambos los separan unos 289 millones de años de evolución).
Aunque conocemos la estructura externa del cerebro y podemos identificar qué segmentos se ocupan del aprendizaje, de la memoria, del control muscular, o de los diferentes sentidos, existen todavía elementos cuya función nos resulta completamente desconocida.
Pero lo que si sabemos con certeza es que los tiburones son criaturas extraordinariamente complejas e inteligentes, es decir, el reverso del triste estereotipo que todavía se empeña en presentarlos como seres primitivos y acaso, en ocasiones, un poco estúpidos. Echadle un vistazo a estos dos artículos: La capacidad cognitiva de los tiburones y Los juegos de los jóvenes cailones (Lamna nasus).

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¹Véase Peregrino (Cetorhinus maximus)-Primera parte y Peregrino (Cetorhinus maximus)-Segunda parte.
²Yopak, K.E., Frank L. R. (2009) "Brain size and brain organization of the whale shark, Rhincodon typus, using magnetic resonance imaging." Brain, behavior and evolution, 74(2), 121-42.
Véase también el excelente artículo de Jason G. Goldman "Cooler than Shark Week: What Can We Learn From the Brains of the Largest Sharks?", publicado el 7 de agosto de 2013 en el blog de Scientific American.