Dejan de respirar al dormirse

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53004487 Como expliqué en la entrada “<A id=link_0 title=http://blogs.elcorreodigital.com/animaladas/2009/8/7/la-bombona-del-buceador href="http://blogs.elcorreodigital.com/animaladas/2009/8/7/la-bombona-del-buceador">La botella del buceador</A>”, los mamíferos marinos disponen de depósitos de oxígeno gracias a los que pueden permanecer bajo el agua de forma prolongada. Las focas, por ejemplo, pueden llegar a permanecer durante 80 min. bajo el agua sin salir a <?xml:namespace prefix = st1 ns = "urn:schemas-microsoft-com:office:smarttags" /><st1:PersonName w:st="on" ProductID="la superficie. Tienen">la superficie. Tienen</st1:PersonName> más hemoglobina que otros mamíferos, por lo que la sangre constituye, de hecho, uno de esos depósitos. Pero su principal almacén de oxígeno no es ese, sino la mioglobina del músculo. El músculo de las focas tiene una concentración de mioglobina 20 veces más alta que la correspondiente en el músculo humano. Pues bien, resulta que gracias a la capacidad de las focas para almacenar tanto oxígeno en la sangre y los tejidos, pueden también dejar de respirar mientras duermen. Por sorprendente que resulte, durmiendo, las focas llegan a estar sin respirar durante 20 min. Nada más empezar a dormir se reduce la concentración de oxígeno que se encuentra combinado con la mioglobina muscular. En los primeros minutos del sueño se opera una reducción del 20%, pero una vez producida, se establece una situación de un cierto equilibrio y la concentración de oxígeno combinado con mioglobina permanece aproximadamente constante; la mioglobina actúa así como intermediario entre la hemoglobina sanguínea y las mitocondrias celulares, de manera que el gradiente de concentraciones de oxígeno entre el citoplasma de la célula muscular, donde se encuentra la mioglobina, y el interior de las mitocondrias, donde se consume el oxígeno, permanezca lo más constante posible. A ello ayuda también la importante reducción de la actividad metabólica que tiene lugar durante el sueño. Gracias a esa reducción no sólo se ahorra oxígeno, sino que también se ahorra energía. <SPAN style="FONT-SIZE: 12pt; FONT-FAMILY: Calibri; mso-fareast-font-family: 'Times New Roman'; mso-bidi-font-family: 'Times New Roman'; mso-fareast-language: ES; mso-ansi-language: ES; mso-bidi-language: AR-SA">Merece la pena comentar que las focas no recurren a las vías del metabolismo anaerobio para obtener energía. Era otra de las posibilidades por las que podían haber optado, pero no lo han hecho. false

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1 Dejan de respirar al dormirse

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53004487 En la <A id=link_0 title=http://blogs.elcorreodigital.com/animaladas/2009/5/20/la-rana-del-lago-titicaca href="http://blogs.elcorreodigital.com/animaladas/2009/5/20/la-rana-del-lago-titicaca">entrada</A> dedicada a la rana del lago Titicaca dije que Telmatobius culeus carece de verdaderos pulmones y que respira a través de <?xml:namespace prefix = st1 ns = "urn:schemas-microsoft-com:office:smarttags" /><st1:PersonName w:st="on" ProductID="la piel. Hoy">la piel. Hoy</st1:PersonName> voy a escribir sobre otra rana aún más especial que Telmatobius. Su nombre científico es Barbourula kalimantanensis y su nombre común es “rana de Borneo de cabeza plana” (Bornean flat-headed frog). Barbourula no tiene pulmones, ni verdaderos pulmones ni vestigios de pulmones, como tiene Telmatobius; de hecho, Barbourula es la única rana conocida que carece completamente de pulmones. Barbourula fue descubierta en Borneo en 1978, pero hasta 2008, cuando se han encontrado otras dos poblaciones de la especie, no se había practicado la disección a ningún ejemplar, por lo que no había podido ser descrita y clasificada en la debida forma. Al practicársele la disección se ha descubierto que carece de pulmones. A juicio de un investigador de la Universidad de Singapur que ha examinado los ejemplares de esta especie, la ausencia de pulmones constituye una adaptación a la vida en cauces de agua sometidos a corrientes intensas. Los pulmones ayudan a flotar, pues actuan como si se tratase de flotadores y es más, dificultan, e incluso pueden impedir, la tarea de asentarse en el fondo. En enclaves en los que el agua se mueve a gran velocidad puede resultar muy difícil evitar ser arrastrado por la corriente, tanto si de lo que se trata es de mantenerse firme en el sustrato, como si la rana se encuentra nadando. Dado que al carecer de pulmones la tarea le resulta más sencilla, tiene sentido que durante la evolución de la especie se haya seleccionado ese carácter. Por otro lado, en los ríos y regatos donde la corriente es intensa el agua suele estar saturada, e incluso sobresaturada, de oxígeno, por lo que la piel puede resultar un órgano adecuado para captar el oxígeno necesario. Además, la forma plana de la cabeza, además de constituir una ventaja para ser arrastrada por la corriente, también facilita enormemente la captación de oxígeno. <SPAN style="FONT-SIZE: 10pt; FONT-FAMILY: Calibri; mso-fareast-font-family: 'Times New Roman'; mso-bidi-font-family: 'Times New Roman'; mso-fareast-language: ES; mso-ansi-language: ES; mso-bidi-language: AR-SA">Nota: Esta historia me la encontré en el número del 16 de mayo de 209 de <st1:PersonName w:st="on" ProductID="la revista New Scientist.">la revista <A id=link_0 title=http://www.newscientist.com/ href="http://www.newscientist.com/">New Scientist</A>.</st1:PersonName>

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1 Barbourula, la rana que no tiene pulmones

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53004487 En “<A id=link_0 title=http://blogs.elcorreodigital.com/animaladas/2009/8/7/la-bombona-del-buceador href="http://blogs.elcorreodigital.com/animaladas/2009/8/7/la-bombona-del-buceador">La botella del buceador</A>” me ocupé de los mamíferos marinos y expliqué de qué mecanismos se valen para permanecer largo tiempo bajo el agua. Respiran al salir a la superficie y el oxígeno que toman lo guardan en la hemoglobina de la sangre y, sobre todo, en la mioglobina del músculo. Esos son los depósitos de oxígeno que utilizan, porque tienen mucha sangre y una alta concentración de mioglobina en los músculos. Además de esos mamíferos, también hay reptiles de origen terrestre que han adquirido un modo de vida acuático. Y entre ellos hay dos modalidades respiratorias; unos respiran en aire y los otros lo hacen en agua. Los cocodrilos, algunas tortugas y las serpientes marinas, por ejemplo, respiran en aire y a pesar de ello son capaces de realizar inmersiones prolongadas. Las serpientes de los géneros Acrochordus, Cerberus, Farancia eta Nerodia pueden permanecer bajo el agua alrededor de media hora; la tortuga verde marina puede estar sumergida durante 50 min. Y las serpientes marinas pueden permanecer más de una hora. Pero los mecanismos de que se sirven para poder realizar inmersiones tan prolongadas son muy diferentes de los de los mamíferos acuáticos. Las serpientes marinas, por ejemplo, tienen un pulmón muy largo que se extiende a través de casi toda la longitud corporal. Son capaces, por ello, de almacenar mucho oxígeno para su uso durante <?xml:namespace prefix = st1 ns = "urn:schemas-microsoft-com:office:smarttags" /><st1:PersonName ProductID="la inmersi?n. Adem￡s" w:st="on">la inmersión. Además</st1:PersonName>, cuando se sumergen reducen de forma notable su tasa metabólica. Algunas especies son capaces de recurrir a vías anaerobias para obtener ATP<A title="" style="mso-footnote-id: ftn1" href="http://blogs.elcorreodigital.com/trunk/wysiwyg.html#_ftn1" name=_ftnref1><SPAN lang=ES-TRAD style="FONT-SIZE: 11pt; FONT-FAMILY: Verdana; mso-ansi-language: ES-TRAD; mso-fareast-font-family: 'Times New Roman'; mso-bidi-font-family: 'Times New Roman'; mso-fareast-language: ES; mso-bidi-language: AR-SA; mso-bidi-font-size: 10.0pt">[1]</A>; las vías anaerobias no consumen oxígeno, por lo que la necesidad total de oxígeno del animal se reduce notablemente cuando se activan esas vías. Pero hay otros reptiles que, como se ha señalado, incorporan oxígeno del medio acuático directamente. Así lo hacen algunas culebras y y tortugas. Las serpientes incorporan oxígeno a través de su superficie corporal, mientras que las tortugas lo hacen a través de las cavidades bucal y faríngea. A pesar de que en ambos casos se trata de superficies no excesivamente grandes, parecen ser suficientes. Al fin y al cabo, ha de tenerse en cuenta que se trata de animales poikilotermos, por lo que, de suyo, su demanda de oxígeno es, de suyo, moderada.<?xml:namespace prefix = o ns = "urn:schemas-microsoft-com:office:office" /><o:p></o:p> <DIV style="mso-element: footnote-list"> <HR align=left width="33%" SIZE=1> <DIV id=ftn1 style="mso-element: footnote"> <A title="" style="mso-footnote-id: ftn1" href="http://blogs.elcorreodigital.com/trunk/wysiwyg.html#_ftnref1" name=_ftn1><SPAN style="FONT-SIZE: 10pt; FONT-FAMILY: Verdana; mso-ansi-language: ES; mso-fareast-font-family: 'Times New Roman'; mso-bidi-font-family: 'Times New Roman'; mso-fareast-language: ES; mso-bidi-language: AR-SA">[1]</A> El ATP (adenosin trifosfato) es la molécula a la que transfieren los sustratos energéticos (grasas y azúcares principalmente) la energía que contienen. Esa molécula es la que, posteriormente, sirve para proporcionar la energía necesaria para todo tipo de trabajos biológicos (contracción muscular, movimiento de iones, síntesis de urea, etc.) </DIV></DIV>

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2009-09-09T13:18:00+02:00 53152489

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reptiles-buceadores

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1 Reptiles buceadores

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53004487 En las gélidas aguas de la Antártida viven los peces de <?xml:namespace prefix = st1 ns = "urn:schemas-microsoft-com:office:smarttags" /><st1:PersonName w:st="on" ProductID="la familia Channichthydae">la familia Channichthydae</st1:PersonName>, uno de los grupos de vertebrados más singulares que existen. Su sangre carece de hemoglobina, y sus músculos de mioglobina. Son raros, muy raros. Al carecer de pigmento respiratorio, su sangre no tiene el color rojo característico de la sangre de vertebrados; son blanquecinos, casi translúcidos. Se les llama peces hielo o dracos. Carecen de hemoglobina porque no es funcional un gen que codifica la síntesis de la ß-globina, una de las cadenas peptídicas que conforman la hemoglobina. ¿Por qué han perdido la hemoglobina estos peces en el curso de su evolución? ¿No necesitan hemoglobina para captar el oxígeno y llevarlo a las células? La primera pregunta no tiene una respuesta fácil. En opinión de los especialistas, la sangre de los dracos tendría una viscosidad excesiva si tuviera hemoglobina, tanto si ésta se encontrase en suspensión coloidal como si estuviese dentro de los eritrocitos. El hematocrito de la sangre de los vertebrados es, aproximadamente, de un 46% y su viscosidad viene a ser tres veces más alta que la del plasma sanguíneo. Pero además, la viscosidad depende de la temperatura, de manera que cuando baja ésta, aquélla se eleva. Por esa razón la viscosidad de los fluidos corporales de los peces que viven a temperaturas, por encima o por debajo, muy próximas a los <st1:metricconverter w:st="on" ProductID="0ﾺC">0ºC</st1:metricconverter>, puede llegar a ser muy alta. Y puede acentuarse de forma considerable cuando en esos fluidos hay sustancias como <st1:PersonName w:st="on" ProductID="la hemoglobina. Bajo">la hemoglobina. Bajo</st1:PersonName> esas circunstancias, la alta viscosidad elevaría en exceso el coste energético que conlleva el bombeo de sangre y podría llegar, incluso, a dificultar de forma severa ese bombeo. Y esa es, posiblemente, la razón por la que algunos peces adaptados a vivir en aguas gélidas han “prescindido” de la hemoglobina en el curso de <st1:PersonName w:st="on" ProductID="la evoluci�n. Se">la evolución. Se</st1:PersonName> trataría de una adpatación al frío. El de estos peces es quizás un caso extremo, pero no constituye una anomalía, pues otros peces adaptados a aguas frías tienen de hecho menos glóbulos rojos que los peces de aguas más templadas. Los peces-hielo serían, por lo tanto, el extremo de una tendencia de carácter general. La respuesta a la segunda pregunta es, evidentemente, que no necesitan el pigmento. Si fuera de otra manera no habrían podido sobrevivir y perpetuarse. Lo cierto es que el único mecanismo de transporte de oxígeno, aparte del movimiento sanguíneo, es la disolución en el plasma y su difusión a los tejidos. No hay más. Los peces podrían, quizás, haber reducido su tamaño: de esa forma se facilita enormemente la difusión del oxígeno, pero en su evolución se ha descartado ese camino. <st1:PersonName w:st="on" ProductID="La especie Chaenocephalus">La especie Chaenocephalus</st1:PersonName> aceratus, por ejemplo, tiene ejemplares de medio metro. Lo que parece claro es que estos peces tan sólo pueden colonizar medios como el de las aguas antárticas. Tienen una alto grado de oxigenación y la temperatura se mantiene por debajo de los <st1:metricconverter w:st="on" ProductID="2 ﾺC">2 ºC</st1:metricconverter> durante todo el año. A esa temperatura (ambiental y corporal) el oxígeno se disuelve con gran facilidad. Por otro lado, al ser animales poikilotermos, su actividad metabólica es muy baja, por lo que bajas son también sus necesidades de oxígeno. Y a lo anterior, cabe añadir dos adaptaciones anatómicas muy importantes a los efectos que nos ocupan. Por un lado, tienen un corazón muy grande, que bombea entre cinco y diez veces más sangre que la de los otros peces de tamaños similares. Y por el otro, también tienen capilares sanguíneos muy gruesos; eso facilita enormemente el flujo sanguíneo, puesto que la resistencia al flujo depende mucho (negativamente) del diámetro del tubo. Como consecuencia, se facilita la irrigación de los tejidos y por tanto, la transferencia de oxígeno. <SPAN style="FONT-SIZE: 12pt; FONT-FAMILY: Calibri; mso-ansi-language: ES; mso-fareast-font-family: 'Times New Roman'; mso-bidi-font-family: 'Times New Roman'; mso-fareast-language: ES; mso-bidi-language: AR-SA">A lo anterior, cabe añadir que en estos peces la superficie corporal cumple también, como en los anfibios, el papel de superficie respiratoria, lo que disminuye de forma notable la necesidad de un eficiente sistema de transporte de gases. De hecho, tienen branquias muy pequeñas, su piel carece de escamas y en la dermis hay abundantes vasos sanguíneos, lo que aumenta de forma considerable la eficiencia en la transferencia cutánea de oxígeno. Quizás por ello no han tenido que reducir su tamaño corporal. <SPAN style="FONT-SIZE: 12pt; FONT-FAMILY: Calibri; mso-ansi-language: ES; mso-fareast-font-family: 'Times New Roman'; mso-bidi-font-family: 'Times New Roman'; mso-fareast-language: ES; mso-bidi-language: AR-SA">En definitiva, esta historia ejemplifica a la perfección el dicho aquel de "a grandes males grandes remedios", porque sólo así cabe calificar el haber prescindido de algo tan común y básico como el pigmento respiratorio. <SPAN style="FONT-SIZE: 12pt; FONT-FAMILY: Calibri; mso-ansi-language: ES; mso-fareast-font-family: 'Times New Roman'; mso-bidi-font-family: 'Times New Roman'; mso-fareast-language: ES; mso-bidi-language: AR-SA">Nota: Esta entrada está adaptada de la historia "<A id=link_0 title=http://www.ehu.es/ehusfera/uhandreak/2009/04/15/odol-zuriko-izotz-arrainak/ href="http://www.ehu.es/ehusfera/uhandreak/2009/04/15/odol-zuriko-izotz-arrainak/">Odol zuriko izotz arrainak</A>", publicada por Miren Bego Urrutia en <A id=link_1 title=http://www.ehu.es/ehusfera/uhandreak/ href="http://www.ehu.es/ehusfera/uhandreak/">Uhandreak</A>.

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2009-09-07T21:23:00+02:00 53151986

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1 El pez de sangre blanca

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53004487 La vida en las alturas guarda bastantes similitudes con la vida en cavidades subterráneas. Los animales que viven en unos y en otros sitios han de hacer frente a problemas similares; similares pero no idénticos. En ambos tipos de enclaves han de hacer frente a las consecuencias de la escasez de oxígeno; eso es lo que la vida en ellos tiene en común. La diferencia es que los animales que viven en las alturas no tienen que respirar en una atmósfera rica en CO2 como les ocurre a los que viven en cavidades subterráneas (de estas cosas me ocupé en las entradas <A id=link_0 title=http://blogs.elcorreodigital.com/animaladas/2009/5/28/bajo-tierra href="http://blogs.elcorreodigital.com/animaladas/2009/5/28/bajo-tierra">Bajo tierra</A> y <A id=link_1 title=http://blogs.elcorreodigital.com/animaladas/2009/6/5/bajo-tierra-ii- href="http://blogs.elcorreodigital.com/animaladas/2009/6/5/bajo-tierra-ii-">Bajo tierra II</A>).<?xml:namespace prefix = o ns = "urn:schemas-microsoft-com:office:office" /><o:p></o:p> Los llamados animales de sangre fría, puesto que tienen tasas metabólicas muy bajas, tienen necesidades de oxígeno muy reducidas. Quizás sea esa la razón por la que los poikilotermos que viven en alturas no demasiado elevadas carezcan de adaptaciones específicas a la vida en condiciones de baja disponibilidad de oxígeno. Sin embargo, cuando la presión atmosférica (y con ella la presión parcial de oxígeno) se reduce por debajo de los 500 mmHg (que viene a ser un tercio inferior a la del nivel del mar), entonces sí encontramos adaptaciones propias de esas condiciones. Es el caso del aumento en la concentración de glóbulos rojos en la sangre de algunas especies de poikilotermos. Los lagartos y las iguanas que viven por encima de los <?xml:namespace prefix = st1 ns = "urn:schemas-microsoft-com:office:smarttags" /><st1:metricconverter w:st="on" ProductID="3.000 m">3.000 m</st1:metricconverter> de altura, por ejemplo, tienen un 20% más de glóbulos rojos que sus congéneres de localidades situadas a nivel del mar. <o:p></o:p> Las cosas son muy diferentes en los animales homeotermos. Tienen altas tasas metabólicas y necesitan, por ello, mucho oxígeno. Esos animales sí presentan notables adaptaciones a la vida en altura. Los mamíferos mejor adaptados a la altura son algunas especies de la familia de los camélidos. Los camélidos surgieron en Norteamérica a finales del Eoceno. Allí se dividieron en varias especies y se extendieron, primero hacia Sudamérica y Asia central, y más recientemente hacia el Próximo Oriente y África. Para los ciudadanos europeos los camélidos más conocidos son el camello africano y el camello asiático. Son animales bastante especiales, adaptados a condiciones muy rigurosas. Sin embargo, junto a estas dos especies propias de zonas de baja altitud, esta familia cuenta con otras cuatro especies (alpaca, guanaco, llama y vicuña) que viven en los Andes, a altitudes de entre 2.000 y <st1:metricconverter w:st="on" ProductID="5.000 m">5.000 m</st1:metricconverter>. Estas especies presentan características que les permiten ocupar esas zonas tan altas. Veamos, a modo de ejemplo, algunos rasgos de una de ellas, Vicugna vicugna.<o:p></o:p> La sangre de la vicuña no tiene ni más hemoglobina ni más eritrocitos que la de otros camélidos. De hecho, la capacidad de oxígeno de su sangre es similar a la de cualquier otro homeotermo<A title="" style="mso-footnote-id: ftn1" href="http://blogs.elcorreodigital.com/trunk/wysiwyg.html#_ftn1" name=_ftnref1><SPAN lang=ES-TRAD style="FONT-SIZE: 11pt; FONT-FAMILY: Verdana; mso-ansi-language: ES-TRAD; mso-bidi-font-size: 10.0pt; mso-fareast-font-family: 'Times New Roman'; mso-bidi-font-family: 'Times New Roman'; mso-fareast-language: ES; mso-bidi-language: AR-SA">[1]</A>. Como hemos dicho antes, en las zonas en que viven las vicuñas hay demasiado poco oxígeno, por lo que, de no mediar algún mecanismo o adaptación específica, no llegaría el suficiente oxígeno a los tejidos. Y lo cierto es que las vicuñas, al igual que los otros camélidos andinos, sí presentan rasgos adecuados a la vida en altura. Para empezar, tienen una tasa de ventilación comparativamente alta. Esto es, ventilan los pulmones más rápidamente; esto es, hacen pasar mayores volúmenes de aire por unidad de tiempo por las superficies respiratorias. Esto es equivalente a lo que hacemos nosotros, -y cualquier otro animal-, cuando realizamos un esfuerzo prolongado; aceleramos la frecuencia respiratoria. De esa forma compensan en parte la menor diponibilidad de oxígeno. Al fin y al cabo, al renovar más rápidamente el aire de los pulmones, su concentración de oxígeno no se reduce en exceso, lo que facilita su transferencia hacia la sangre.<o:p></o:p> Por otra parte, aunque la concentración sanguínea de hemoglobina de los camélidos andinos es similar a la del resto de mamíferos, hay una característica de esa hemoglobina que facilita la transferencia bajo condiciones de hipoxia (baja disponibilidad de oxígeno): el pigmento tiene mayor afinidad por el oxígeno que el de otros mamíferos y como consecuencia de esa mayor afinidad extrae más oxígeno desde el medio respiratorio<A title="" style="mso-footnote-id: ftn2" href="http://blogs.elcorreodigital.com/trunk/wysiwyg.html#_ftn2" name=_ftnref2><SPAN lang=ES-TRAD style="FONT-SIZE: 11pt; FONT-FAMILY: Verdana; mso-ansi-language: ES-TRAD; mso-bidi-font-size: 10.0pt; mso-fareast-font-family: 'Times New Roman'; mso-bidi-font-family: 'Times New Roman'; mso-fareast-language: ES; mso-bidi-language: AR-SA">[2]</A>. <o:p></o:p> Además de tener hemoglobina más afín por el oxígeno, las vicuñas, -y supongo que alpacas, guanacos y llamas también-, tienen corazones más grandes que otros mamíferos de similar tamaño. Esto nos recuerda a los deportistas de resistencia, que tienen corazones que bombean más sangre en cada latido, con lo que, sin acelerar demasiado el ritmo cardiaco, pueden bombear más sangre y, por lo tanto, más oxígeno a los tejidos que la que bombean corazones más pequeños. <o:p></o:p> Las vicuñas también tienen más mioglobina en los músculos; esto es, sus células musculares tienen más pigmento para guardar y transferir el oxígeno que llega desde los capilares sanguíneos. De esa forma pasa más oxígeno de la sangre al músculo. De alguna forma, esto también nos recuerda una adaptación de los mamíferos marinos, que basaban su capacidad para permanecer sin respirar en la gran capacidad de almacenar oxígeno en el músculo gracias a su elevada concentración de mioglobina muscular (de esto me ocupé en la entrada “<A id=link_2 title=http://blogs.elcorreodigital.com/animaladas/2009/8/7/la-bombona-del-buceador href="http://blogs.elcorreodigital.com/animaladas/2009/8/7/la-bombona-del-buceador">La botella del buceador</A>”).<o:p></o:p> En definitiva, los animales que viven en zonas altas cuentan con toda una bateria de mecanismos para poder respirar. Recuerdesé aquí lo que escribí en la entrada “<A id=link_3 title=http://blogs.elcorreodigital.com/animaladas/2009/5/1/en-alturas href="http://blogs.elcorreodigital.com/animaladas/2009/5/1/en-alturas">En las alturas</A>” para calibrar la importancia de estas adaptaciones. <HR align=left width="33%" SIZE=1> <DIV style="mso-element: footnote-list"> <DIV id=ftn1 style="mso-element: footnote"> <A title="" style="mso-footnote-id: ftn1" href="http://blogs.elcorreodigital.com/trunk/wysiwyg.html#_ftnref1" name=_ftn1><SPAN style="FONT-SIZE: 10pt; FONT-FAMILY: Verdana; mso-ansi-language: ES; mso-fareast-font-family: 'Times New Roman'; mso-bidi-font-family: 'Times New Roman'; mso-fareast-language: ES; mso-bidi-language: AR-SA">[1]</A> La capacidad de oxígeno de la sangre se puede definir como la concentración de oxígeno que tiene la sangre cuando todo el pigmeto respiratorio se halla combinado con oxígeno. Dicho de otra forma, es todo el oxígeno que puede llegar a haber en la sangre bajo condiciones normales. <A title="" style="mso-footnote-id: ftn2" href="http://blogs.elcorreodigital.com/trunk/wysiwyg.html#_ftnref2" name=_ftn2><SPAN style="FONT-SIZE: 10pt; FONT-FAMILY: Verdana; mso-ansi-language: ES; mso-fareast-font-family: 'Times New Roman'; mso-bidi-font-family: 'Times New Roman'; mso-fareast-language: ES; mso-bidi-language: AR-SA">[2]</A> Recientemente he sabido que si bien los camélidos andinos tienen hemoglobina de más afinidad por el oxígeno que la de los otros dos camélidos, estos la tienen, a su vez, de mayor afinidad que la del resto de mamíferos, lo que sugiere que quizás este grupo surgió en zonas altas.<o:p></o:p> <OBJECT height=344 width=425><PARAM NAME="movie" VALUE="http://www.youtube.com/v/yvt_pL4N-LI&hl=es&fs=1&"><PARAM NAME="allowFullScreen" VALUE="true"><PARAM NAME="allowscriptaccess" VALUE="always"> <embed src="http://www.youtube.com/v/yvt_pL4N-LI&hl=es&fs=1&" type="application/x-shockwave-flash" allowscriptaccess="always" allowfullscreen="true" width="425" height="344"></embed></OBJECT> </DIV></DIV>

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1 En la cordillera andina

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53004487 Aristóteles, en su “Investigación sobre los animales”, nos dice, refiriéndose a la respiración, lo siguiente: “De entre los animales terrestres, unos absorben el aire y lo expulsan (procesos que se llaman inspiración y espiración), como por ejemplo, el hombre y todos los animales terrestres que tienen pulmones; otros no toman el aire, pero viven y encuentran su alimento en tierra, como por ejemplo, la avispa, la abeja y los demás insectos. Llamo insectos a los animales cuyo cuerpo presenta segmentos, ya sobre la espalda, ya en ésta y en la barriga.” Aristóteles sabía mucho de animales. De hecho, está considerado como el primer naturalista y bastante de lo que dejó escrito sobre algunos aspectos de la biología de los animales casi no ha sufrido modificaciones a lo largo de siglos. No obstante, aunque tuvo bastante acierto con la observación relativa a los insectos reproducida más arriba, su acierto no fue completo. Los insectos no tienen pulmones. Esa es una de las características más singulares del grupo. Su aparato respiratorio consiste en un sistema traqueal. Es un sistema formado por un conjunto de invaginaciones o tubos que parten de sendos orificios en la superficie exterior y que penetran en el interior del organismo, a la vez que se van ramificando de forma progresiva. Cada uno de los tubos que parten de la superficia es una tráquea y conforme se van ramificando se convierten en traqueolas. El aire entra en la tráquea por el orificio exterior y va penetrando por las traqueolas; conforme se ramifican para dar lugar a nuevas traqueolas, éstas se hacen cada vez más delgadas, hasta el punto de que cada célula acaba recibiendo una traqueola, su traqueola. En la proximidad del punto de contacto con la célula, la traqueola contiene un pequeño volumen de líquido, que es en el que se disuelve el oxígeno que llegado procedente del exterior, y del que difundirá, de forma disuelta, a la célula en contacto con la traqueola. Para completar la descripción del sistema debemos citar otros dos elementos. Por un lado, -y este es el aspecto en que Aristóteles no acertó-, en algunas especies, y gracias a una actividad muscular específica, puede haber una cierta actividad ventilatoria; así pues, se puede considerar que en los insectos se puede producir una cierta inspiración, aunque no sea un rasgo general. Y por otro lado, son capaces de cerrar las tráqueas mediante unas estructuras denominadas espiráculos. El poder cerrar las tráqueas tiene su importancia, dado que permite evitar la evaporación del agua contenida en el fondo de las traqueolas de manera que no pierdan excesiva cantidad de agua de esa forma. Hasta ahora no he aludido en ningún momento al sistema circulatorio, porque éste no desempeña ninguna función relacionada con la respiración de los insectos. Así pues, el circulatorio y el traqueal son sistemas independientes, no interaccionan y, por ello, en lo relativo a estas cuestiones, el grupo de los insectos constituye una excepción entre los animales que tienen órganos diferenciados. Ahora bien, parece ser que el hecho de tener un sistema respiratorio tan singular obliga a estos animales a pagar un cierto precio. Veamos en qué consiste ese precio. Por simples razones de geometría del sistema traqueal, éste no permitiría proveer de oxígeno a todas las células de un organismo por encima de un cierto tamaño corporal. Así pues, el precio consiste en el tamaño máximo alcanzable por un insecto. Sin esa limitación el mundo no sería, seguramente, como lo conocemos e incluso, la especie humana ni siquiera hubiera llegado a aparecer en el planeta. ¿O podríamos acaso imaginar un planeta lleno de insectos de nuestro tamaño? Hemos podido ver insectos, avispas y hormigas gigantes, de ese tamaño en películas de ciencia ficción; resulta de lo más desasosegante. <SPAN style="FONT-SIZE: 11pt; FONT-FAMILY: Verdana; mso-bidi-font-size: 12.0pt; mso-fareast-font-family: 'Times New Roman'; mso-bidi-font-family: 'Times New Roman'; mso-ansi-language: ES; mso-fareast-language: ES; mso-bidi-language: AR-SA">Pero analicemos la cuestión desde otro punto de vista. Toda esta historia no sería más que una anécdota sin demasiada importancia si no fuera por el hecho, en absoluto baladí, de que tanto por el número de especies, como por el número de individuos, los insectos son, con gran diferencia, el grupo animal más abundante. La mayoría de los animales son insectos y, por lo tanto, podemos decir, sin temor a equivocarnos, que la mayoría de los animales no necesitan un sistema circulatorio para que intermedie en todos los intercambios con el exterior, puesto que no interviene en el intercambio de gases respiratorios. Es, sin ninguna duda, otra forma de respirar. <OBJECT height=344 width=425><PARAM NAME="movie" VALUE="http://www.youtube.com/v/rDK3IT29uoQ&hl=es&fs=1&"><PARAM NAME="allowFullScreen" VALUE="true"><PARAM NAME="allowscriptaccess" VALUE="always"> <embed src="http://www.youtube.com/v/rDK3IT29uoQ&hl=es&fs=1&" type="application/x-shockwave-flash" allowscriptaccess="always" allowfullscreen="true" width="425" height="344"></embed></OBJECT>

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1 Otra forma de respirar

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53004487 La mayoría de los mamíferos somos terrestres, pero también los hay que viven en el mar o que tienen una forma de vida mixta, podríamos decir que anfibia. Ballenas y delfines son marinos, mientras que elefantes marinos, focas y leones marinos tienen un modo de vida anfibio. Tanto unos como otros son excelentes buceadores. Tal y como señalé en el artículo en el que traté del mal del buceador, las ballenas vacían sus pulmones antes de sumergirse, y lo mismo hacen los demás mamíferos marinos. Eso es algo que nos resulta contraintuitivo, porque si hay algo que hacemos casi sin pensar antes de sumergirnos en cualquier masa de agua es llenar de aire nuestros pulmones. Pero como expliqué en la historia del mal del buceador, el nitrógeno del aire contenido en los pulmones puede causar graves daños una vez ha pasado a la sangre en forma disuelta durante el ascenso para emerger. Esa es la razón por la que los mamíferos marinos vacían de aire los pulmones antes de sumergirse; de esa forma no queda nitrógeno que pueda pasar a la sangre. Así, puesto que en los pulmones queda una cantidad mínima de oxígeno, ¿de dónde sacan estos mamíferos el que necesitan para surtir a las células el comburente necesario para mantener activo el metabolismo? La respuesta a esa pregunta es que, en principio, el organismo dispone de dos posibles depósitos. Uno de ellos es la propia sangre. Las focas, por ejemplo, tienen, por unidad de masa por supuesto, bastante más sangre que nosotros; para ser precisos, tienen el doble de sangre. Y además, la concentración de oxígeno puede alcanzar niveles más altos en la sangre de las focas que en la nuestra, porque tienen más hemoglobina. No obstante, aun tratándose de una valiosa adaptación, la concentración de hemoglobina en la sangre no puede elevarse de forma indefinida; es, por ello, una adaptación con limitaciones. Una concentración de hemoglobina en sangre demasiado elevada tendría como consecuencia un aumento excesivo de la viscosidad de la sangre y ello conllevaría que el corazón se vería obligado a hacer un trabajo excesivo para bombearla. El segundo depósito posible es el músculo. Los músculos de todos los vertebrados, y sobre todo los de la musculatura lenta, disponen de mioglobina para almacenar oxígeno. El oxígeno, al pasar de la sangre a las células musculares, se combina con la mioglobina antes de ser utilizado. Almacenado de esa forma, la concentración de oxígeno intracelular se mantiene en valores relativamente constantes. Eso es lo que ocurre en cualquier mamífero. Pero en las células musculares de los mamíferos marinos hay, por comparación, mucho más oxigeno combinado con mioglobina que en las del resto de mamíferos, por la sencilla razón de que en aquéllas hay mucha más mioglobina. Mientras que la concentración de mioglobina en el músculo humano es de <?xml:namespace prefix = st1 ns = "urn:schemas-microsoft-com:office:smarttags" /><st1:metricconverter w:st="on" ProductID="6 g">6 g</st1:metricconverter> kg-1, la del músculo de foca es de 50-<st1:metricconverter w:st="on" ProductID="70 g">70 g</st1:metricconverter> kg-1 y la del músculo del cachalote es de <st1:metricconverter w:st="on" ProductID="76 g">76 g</st1:metricconverter> kg-1. <SPAN style="FONT-SIZE: 11pt; FONT-FAMILY: Verdana; mso-bidi-font-size: 12.0pt; mso-fareast-font-family: 'Times New Roman'; mso-bidi-font-family: 'Times New Roman'; mso-ansi-language: ES; mso-fareast-language: ES; mso-bidi-language: AR-SA">Por lo tanto, el oxígeno que necesitan los mamíferos marinos durante la inmersión lo obtienen de la hemoglobina sanguínea y, en mayor medida aún, de la mioglobina muscular, porque los pulmones no sirven para eso. Nosotros tenemos los mismos depósitos, pero los de los buceadores son de muy superior capacidad. Podría decirse incluso, sin temor a exagerar, que la “botella” del buceador es su propio músculo.

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1 La botella del buceador

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53004487 Puestos a retomar asuntos tratados hace poco tiempo, sigo en esta entrada hablando de los animales que viven bajo tierra. Como expliqué en una <A id=link_1 title=http://blogs.elcorreodigital.com/animaladas/2009/5/28/bajo-tierra href="http://blogs.elcorreodigital.com/animaladas/2009/5/28/bajo-tierra">entrada</A> anterior, en las huras y cavidades en que viven algunas especies de roedores hay muy poco oxígeno, porque el aire se renueva muy lentamente y además los roedores, por su tamaño y nivel de actividad, tienen tasas metabólicas bastante altas. Es por eso que, comparados con los demás roedores, estos tienen más hemoglobina en la sangre y esa hemoglobina tiene más afinidad por el oxígeno.<?xml:namespace prefix = o ns = "urn:schemas-microsoft-com:office:office" /><o:p></o:p> Pues bien, el de la falta de oxígeno no es el único problema que deben afrontar estos animales; además la atmósfera en la que pasan la mayor parte del tiempo tiene una alta concentración de CO2, -de hasta un 6% incluso-, y eso es un problema, distinto del anterior, pero un problema. La razón de ello tiene que ver con cómo funciona un mecanismo respiratorio básico. Empezaré por explicar, brevemente, ese mecanismo.<o:p></o:p> Todo el mundo sabe que los movimientos respiratorios son automáticos. Esto es, aunque se puede modificar a voluntad la frecuencia respiratoria en alguna medida, no se puede dejar de respirar, ni tampoco hacerlo lentamente si el cuerpo necesita que se haga rápidamente. Pues bien, una de las señales que hacen que un mamífero (aunque no estoy seguro, supongo que esto es aplicable a muchos otros vertebrados) respire más rápidamente es la concentración de CO2 en <?xml:namespace prefix = st1 ns = "urn:schemas-microsoft-com:office:smarttags" /><st1:PersonName ProductID="la sangre. Cuando" w:st="on">la sangre. Cuando</st1:PersonName> ésta sube, la elevación es detectada por sensores (quimiorreceptores) internos que desencadenan una respuesta consistente en un aumento de la frecuencia respiratoria y la frecuencia cardíaca. Es lógico, un subida de la concentración de CO2 en la sangre, aparte de provocar una peligrosa acidificación de la misma, es señal de que el organismo está catabolizando rápidamente sustratos carbonados y por lo tanto, de que se necesita incorporar más oxígeno y eliminar los productos resultantes de tal actividad. Y para ello, la respuesta lógica es ventilar más los pulmones y bombear más sangre. Pero, ¿qué ocurre si la atmósfera en la que se respira tiene demasiado CO2? Pues ocurre que el paso de CO2 de la sangre a la cavidad pulmonar se obstaculiza, porque la transferencia pasiva de una sustancia de un compartimento a otro es proporcional a la diferencia de concentración entre los dos compartimentos; por ello, si hay mucho CO2 en la cavidad pulmonar, se transferirá más lentamente desde la sangre por esa razón y esto no hace sino iniciar un círculo vicioso muy peligroso, porque el latido cardíaco no dejaría de elevar su frecuencia.<o:p></o:p> Por todo lo anterior, los mamíferos que viven en este tipo de enclaves no son tan sensibles al CO2 sanguíneo como lo son el resto de mamíferos; esto es, una elevación en su concentración no da lugar a la misma respuesta cardíaca y respiratoria que ocurre en otros mamíferos. Y además, algunos de ellos han desarrollado vías alternativas a la respiratoria para expulsar el CO2: de hecho, en vez de eliminarlo en forma de gas lo excretan en forma de carbonatos o bicarbonatos de calcio y de manganeso.<o:p></o:p> Se trata de una adaptación verdaderamente notable, pues constituye una curiosa, -y yo diría que asombrosa-, excepción al normal funcionamiento respiratorio de los mamíferos.<o:p></o:p>

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1 Bajo tierra (II)

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53004487 Muchos animales viven en orificios o cavidades del suelo, de rocas o de árboles, y otros muchos, aunque no viven en esos lugares, pasan mucho tiempo en su interior, bien porque los utilizan para guarecerse, o bien porque hacen la madriguera en esos lugares. Se trata de lugares muy especiales, porque en ellos hay poco aire y ese poco aire se renueva con dificultad. Por esas razones, suele haber poco oxígeno en ellos.<?xml:namespace prefix = o ns = "urn:schemas-microsoft-com:office:office" /><o:p></o:p> Los lagartos y lagartijas que se introducen en cavidades no tienen característica especial alguna, como tampoco la tienen los sapos que hacen lo propio. Tanto reptiles como anfibios son animales poiquilotermos, y por lo tanto, tienen una tasa metabólica muy baja. Quizás sea esa la razón por la que esos animales no precisen de adaptaciones específicas a la vida bajo esas condiciones de escasez de oxígeno. <o:p></o:p> Hay roedores, sin embargo, que permanecen largos periodos de tiempo en huras, y cavidades subterráneas, y éstos, al contrario que los anteriores, son homeotermos, por lo que sus tasas metabólicas son altas. Necesitan mantener una alta actividad metabólica para contar con una fuente interna de calor. Además, al tratarse de animales de pequeño tamaño, su tasa metabólica (actividad metabólica por unidad de masa) es relativamente alta, dada la relación inversa que existe, con carácter universal, entre tasa metabólica y tamaño corporal. Y por si lo anterior fuera poco, son animales, en general, muy activos. Pues bien, todo esto quiere decir que dado que necesitan tomar mucho oxígeno del aire, la concentración de ese gas en las cavidades que ocupan puede llegar a ser muy baja; son relativamente normales concentraciones de oxígeno del 6%. De be tenerse en cuenta que la concentración normal de oxígeno en la atmósfera es de un 21% y que concentraciones de oxígeno tan bajas como el 6% no se dan ni en las cumbres del Himalaya.<o:p></o:p> Se necesitan adaptaciones especiales para poder vivir bajo esas condiciones, del tipo de las que tienen los animales andinos, por ejemplo. Son adaptaciones que varían de unas especies a otras. Algunos roedores, por ejemplo, tienen muchos glóbulos rojos en su sangre, más de los normales, y otros, en vez de tener más glóbulos rojos, los tienen con un mayor contenido en hemoglobina, que es el compuesto con el que se combina el oxígeno en <?xml:namespace prefix = st1 ns = "urn:schemas-microsoft-com:office:smarttags" /><st1:PersonName ProductID="la sangre. Mediante" w:st="on">la sangre. Mediante</st1:PersonName> ambos mecanismos puede aumentarse el trasporte de oxígeno, compensándose así su escasez.<o:p></o:p> <SPAN lang=ES-TRAD style="FONT-SIZE: 11pt; LINE-HEIGHT: 150%; FONT-FAMILY: Verdana; mso-ansi-language: ES-TRAD; mso-fareast-font-family: 'Times New Roman'; mso-bidi-font-family: 'Times New Roman'; mso-fareast-language: ES; mso-bidi-language: AR-SA; mso-bidi-font-size: 10.0pt">Otra particularidad de la hemoglobina de los roedores que habitan en huras y cavidades subterráneas es que tiene mayor afinidad por el oxígeno. Para hacernos una idea de lo que esto significa voy a ilustrarlo con un ejemplo. Un 50% de la hemoglobina de roedores arborícolas, como las ardillas, se encuentra combinada con oxígeno cuando la tensión parcial de este gas en la sangre es de 40 mmHg. Sin embargo, un 80% de la hemoglobina de los roedores de cavidades subterráneas se encuentra combinada con oxígeno a a esa tensión parcial. Gracias a esa característica de la hemoglobina puede garantizarse la captación de oxígeno y su transporte a las células, incluso cuando la concentración de oxígeno es muy baja.

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53004487 Los mamíferos marinos son excelentes buceadores y, sin embargo, bucear constituye un verdadero problema. El más evidente es que los pulmones de mamíferos no sirven para extraer oxigeno del agua, por lo que no podemos respirar bajo el agua, con todo lo que ello implica. Pero bucear también comporta problemas que no tienen nada que ver con que se pueda o no extraer oxígeno del agua. Veamos en qué consiste uno de esos problemas. El aire que respiramos es una mezcla de gases en la que los más importantes son el nitrógeno (78%) y el oxígeno (21%). El oxígeno es el que utilizamos como comburente en el metabolismo y a cuya adquisición destinamos el sistema respiratorio y, en la medida que le corresponde, el circulatorio. El nitrógeno, sin embargo, es inerte; no lo usamos ni lo necesitamos. En condiciones normales, tan sólo una mínima fracción de nitrógeno pasa a la sangre en forma disuelta. Pero durante la inmersión aumenta la presión a la que se encuentran los gases en los pulmones, -por cada <?xml:namespace prefix = st1 ns = "urn:schemas-microsoft-com:office:smarttags" /><st1:metricconverter ProductID="10 m" w:st="on">10 m</st1:metricconverter> de profundidad la presión aumenta en 1 atm-, y como consecuencia de ello, aumenta la presión parcial del nitrógeno en el aire comprimido inhalado por el buceador. Por esa razón, el buceador toma más nitrógeno en cada inhalación que el que hubiera tomado a nivel del mar. Sin embargo, ese nitrógeno no se expulsa al exhalar el aire inhalado, ya que una parte significativa queda disuelta en los fluidos del buceador. Ahora bien, en el momento en que el buceador inicia el ascenso para emerger, conforme se eleva en la masa de agua desciende la presión y con el cambio de la presión, el nitrógeno va difundiendo desde las células a la sangre y de ahí a la cavidad pulmonar, de donde es exhalado al exterior. El problema puede surgir cuando el ascenso es rápido y no da tiempo a que el nitrógeno difunda de forma gradual al exterior. Bajo esas condiciones a veces se forman, en la sangre y otros fluidos corporales, burbujas de nitrógeno gaseoso que pueden causar daños graves. Esto es así porque pueden comprimir nervios, obstruir arterias, venas y vasos linfáticos, así como provocar reacciones químicas dañinas en la sangre. Por esa razón, a las personas que bucean se les instruye para que eviten ascensos rápidos y minimicen el riesgo de que se produzca ese problema. Los mamíferos marinos, sin embargo, realizan emersiones muy rápidas. Algunos de ellos son capaces de sumergirse a gran velocidad y hacer lo propio al retornar a la superficie. Y es evidente que delfines y ballenas no experimentan ningún problema por ello. La pregunta es, pues, ¿cómo evitan el problema? Aunque no cabe certeza absoluta al respecto, parece ser que la respuesta tiene que ver con el hecho de que los mamíferos marinos, antes de sumergirse, vacían sus pulmones todo lo que pueden. Las ballenas, por ejemplo, tienen pulmones de un volumen relativamente pequeño, y los vacían casi por completo antes de sumergirse. Además, a partir de cierta profundidad, los pulmones se colapsan completamente debido a la altísima presión. Esto es, dentro de sus pulmones no queda prácticamente nada. Está claro que si sus pulmones, por no contener aire, no contienen nitrógeno, ningún nitrógeno pasa a la sangre y por lo tanto, no hay ninguna posibilidad de que se formen burbujas de nitrógeno al descomprimirse los pulmones de vuelta a la superficie. Pero entonces, si vacían sus pulmones antes de sumergirse, ¿de dónde sacan el oxígeno que necesitarán durante la inmersión? La respuesta, dentro de unos días. false

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1 El mal del buceador

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