lunes, marzo 13, 2006

RE-EXISTENCIA: ¿Porqué migran las aves y duermen los mamíferos?

Hay un problema con el Ave Fénix: Uno no puede consumirse gradualmente, morir, y despertar pleno de energía. Mas bien sucede al revés.
De hecho, no es casual que se tratara de un ave. Las aves no hibernan: Solucionan mediante la migración la no congruencia entre temperaturas externas e internas.
Un ave- ademas de un dinosaurio evolucionado- es una obra de ingeniería adaptada al medio aereo. No era metáfora de los poetas decir que estaban hechas de aire. Piense el lector, si alguna vez ha tenido en su mano un periquito y un hamster la diferencia de peso considerable que existe entre ambos, para un volumen muy similar.
El fin de todas las modificaciones en su estructura como la pérdida de toda la mitad derecha del aparato genital femenino, la fusion de parte de la columna vertebral, etc es naturalmente permitir el vuelo, cuadrando favorablemente la relación superficie de las alas/peso.
Comparemos con un murciélago. El cuerpo del murciélago mas común en la Peninsula apenas supera el tamaño de un meñique, pero la superficie de sus alas es mayor que la que abarca un palmo de la misma mano. Y aún asi, un murciélago jamás planea. Bate constantemente sus alas, para sumar su fuerza de empuje a la resistencia del aire, y poder levantar su “pesado” cuerpo de mamífero.
Por supuesto podemos pensar en aves que necesitan mecanismos parecidos (palomas, gallinas) para volar, o mas bien para dar grandes saltos.Y tambien, por supuesto, en aves que no vuelan en absoluto, como los avestruces o los pingüinos. Al final diremos algunas palabras sobre ellas.
Tuve un profesor que decía que Dios hizo a las aves para la endoscopia. Se refería a que durante la técnica endoscópica a veces es necesario inyectar aire para expandir las cavidades internas y visualizar las paredes sin que éstas se colapsen. Las aves poseen unas estructuras denominadas sacos aereos, que ya de por si están llenas de aire, por lo que esta técnica es especialmente adecuada para ellas. Pero naturalmente, su función original no es ésta, sino la ligereza (y también la reserva de aire, necesaria cuando se vuela a grandes alturas) que “cala hasta los huesos” ya que algunos de ellos contienen parte del saco aereo (huesos neumatizados).

Pero en este momento , mi orgullo mamífero se siente herido: De acuerdo, son gráciles, bellas y ligeras. De amplios planeos, aterrizajes silenciosos y vertiginosos picados. Y aun asi, destinar su evolución a toda esa belleza no ha hecho que se adapten peor al medio en el que viven… ¿Es que Mama Evolución quería más a uno de sus hijos que a los demas? ¿En qué nos gastamos los demás seres vivos el “dinero de la paga”? ¿Qué nos “compramos” los pesados y torpes mamíferos, para aguantar la presión de la selección natural?
La respuesta hará que mas de un sedentario habitante del primer mundo se lleve las manos a la cabeza: Nos compramos grasa.

Nos compramos hermosas células parecidas a burbujas para almacenarla bajo nuestra piel y proteger del frío y de los traumatismos a los órganos internos.
Nos compramos un mecanismo cómodo (hasta cierto punto) y portátil, denominado placenta, para nutrir y proteger a nuestras crías “en construccion”.
Nos compramos unas glándulas secretoras de un líquido -rico en grasa- para nutrirlos al principio de su vida, y permitir un mayor desarrollo de su cerebro, ya que no tienen que buscar comida por si mismos ni sus progenitores emplear todo el dia en hacerlo.
Pero todas estas razones tienen un motivo principal: La grasa es una forma muy rentable de almacenar energía, y esta energia puede utilizarse para mantener los sistemas básicos de supervivencia durante la hibernación.
Es gracias a ella, que los mamíferos no necesitamos movernos grandes distancias buscando climas mas favorables.

Un vertebrado que intenta sobrevivir en un clima invernal (térmicamente adverso) tiene dos problemas muy relacionados:
El primero, obtener recursos alimentarios para producir la energia necesaria para su supervivencia, en un ambiente extremo, donde vegetales y animales suelen escasear.
En segundo lugar, mantener la temperatura corporal necesaria para que las reacciones químicas de las que depende esa producción de energía puedan producirse, que en el caso de los animales “de sangre fria” (poiquilotermos) depende exclusivamente de la temperatura exterior, pero en los de sangre caliente puede solventarse en parte gracias a mecanismos de producción de calor interno, que (eso si) requieren una gran cantidad de energía para funcionar, lo cual nos lleva de nuevo al primer problema.
Y aquí es donde la grasa cobra su importancia. Tanto por su papel aislante (que permite ahorrar energía de mantenimiento de la temperatura) como porque es un medio excelente de almacenar grandes cantidades de energía en muy poco espacio.
En concreto, durante la hibernación adquiere gran importancia un tipo especial de tejido adiposo denominado “tejido adiposo pardo”, que también aparece en los humanos recien nacidos.
Para explicar como funciona este tipo de tejido, es necesario hablar antes de algunos procesos bioquímicos básicos:
El mecanismo por el cual un trozo de queso que se come un ratón, se transforma en un movimiento de sus bigotes, se parece mucho a una fábrica:
Unos “obreros” (enzimas) utilizan una “materia prima” (macromoléculas) para crear un “producto final” (ATP) mediante un proceso dividido en una serie de fases identificadas y reproducibles (respiración celular, glucolisis anaerobia, etc) y en unas “instalaciones” especializadas (mitocondrias)
Si la temperatura no está dentro de un intervalo ( cuyo punto mas óptimo se encuentra cercano a los 37 grados centígrados) los obreros no trabajarán, y no se producirá ATP, aunque dispongamos de materia prima y de maquinaria.
Ya cumpliendo las condiciones para que se produzca energía, este proceso puede resultar mas o menos eficiente, según la presencia de oxígeno en las mitocondrias.
Utilizando glucosa como combustible, la diferencia es de 32 ATPs producidos con Oxígeno, a 2 ATPs producidos sin el (con la misma cantidad de materia prima) Por eso, es muy rentable para las células disponer de Oxígeno. Por eso respiramos.

El ATP (Adenosin-trifosfato) formado, es una forma cómoda para la célula de transportar energia desde un proceso que la libera (la oxidación de macromoléculas que acabamos de ver) hasta un proceso que necesita de ella.
La energía “viaja” en el enlace entre el último fósforo y el resto de la molécula, que se forma cuando la recibe, y se deshace cuando la libera.

En realidad, en nuestra fábrica en miniatura se están dando dos procesos simultaneos: Por un lado, se esta liberando energía al romper grandes moléculas en pequeños trozos. Por otro lado, esa energía se está recogiendo en los ATP, que funcionan como pilas recargables.
Si estos dos procesos no se encuentran perfectamente coordinados entre si, la energía se pierde en el medio, que en este caso es la célula. Y se pierde, como bien nos indican las leyes físicas, en forma de calor.
En el tejido adiposo pardo, existen moléculas dedicadas a “desacoplar” una reacción respecto a la otra, transformando la mitocondria en una verdadera bomba calorífica, muy útil para los animales expuestos a perder grandes cantidades de calor, como los hibernantes y los recién nacidos.

Pero volvamos al ratón y sus bigotes: el trozo de queso contiene nutrientes que son absorbidos durante la digestión. Una parte de ellos viaja por la sangre hasta el músculo erector de los bigotes, donde se almacena hasta que se requiere la energía, momento en el cual comienza la producción de ATP que será utilizado en la contracción muscular.

Pero no todos los tejidos son capaces de almacenar nutrientes y producir ATP cuando lo necesiten. El músculo tiene esta cualidad porque muchas veces la vida del organismo depende de una respuesta rápida por su parte.
Para otros procesos menos urgentes, disponemos del tejido adiposo, que sirve de almacen de energía a todo el organismo.
Durante la hibernación, esta energia debe ser cuidadosamente racionada, por lo que se utiliza sólo para funciones básicas, (como la respiración o el latido, que aunque disminuyan su frecuencia, deben mantenerse para garantizar la supervivencia) reservando para otros momentos de mayor abundancia en recursos, las funciones “de lujo”, como la reproducción.

Por último, a un nivel de perpetuación de la especie, quedarse e hibernar siempre supone un menor riesgo que migrar grandes distancias (aunque siempre podemos vivir un invierno particularmente frio, o que se nos caiga la madriguera encima) y por lo tanto mas posibilidades de sobrevivir un año mas y seguir repartiendo los genes por el mundo. Y a su vez las migraciones permiten sobrevivir a los cambios radicales del medio, como las catástrofes naturales. Ambas estrategias requieren una preparación de muchos meses para que el organismo aguante la presión a la q se le va a someter.

Y por supuesto que ni todas las aves migran (ni vuelan, como decíamos al principio de este post), ni todos los mamíferos hibernan. Esto tan solo es la dirección en cuanto a selección natural que tomaron sus antepasados, y sobre la cual cada uno evolucionó de forma independiente, dando pasitos y grandes saltos hacia muchas direcciones.

Lo que si q es cierto es que se necesita mucha determinación evolutiva para “retirarte en lo mas alto” y volver hecho una piltrafa, pero a veces es la única forma de sobrevivir.

8 comentarios:

Misslucifer dijo...

Muy interesante, pero demasiada información para asimilar de una tirada (al menos para mi :P), humildemente sugiero, si te parece, una "dosificación" de la información.
Me repito, pero ¡Qué bien conocer el blog de una futura veterinaria desde sus comienzos! ;)

Ñita dijo...

Lo se, lo se...es horriblemente largo... :(
tengo que aprender a sintetizar mas y comunicar mejor. Bueno, poco a poco.
Gracias!

Caracol Asesino dijo...

Sigo pensando que las aves son las niñas mimadas de la Creación: ellas no tienen grasa, pero tampoco celulitis ni espinillas...

tori dijo...

joe, pierdo la grasa, pero tampoco puedo volar en condiciones... es q los pollitos nacimos para alimentar a los humanos y ya está??? evolución para los pollitos ya!!!!

B. dijo...

Aunque es verdad que el post es un poco largo, pero aun asi me parece muy interesante y lo he leido en un santiamen. Seguro que con el tiempo mejora aun más.

A raiz de leer el post me han surgido un par de dudas de caracter biologico.
La primera es, ¿la descoordinacion de la que hablas en el proceso de romper las moleculas de glucosa y recoger esta energia en el ATP es el mismo metodo que usa el organismo para mantener una temperatura constante en los animales de sangre caliente?
Y la otra es más bien una duda que tenia desde hace tiempo, ¿como sobreviven los animales que hibernan a los productos de desecho que su propio organismo produce durante el periodo de hibernacion?

Shora dijo...

Me ha gustado mucho. A mí no se me ha hecho extenso, como muchas cosas ya me las sabía, lo he leído ligero :)

Me va a servir mucho de repaso estas entradas puramente biológicas. Los primeros años de carrera donde tocaba algo de ello se van olvidando xD

Pau dijo...

Fantástico el posts, interesantísimo :-) uno se siente más tranquilo con lo de ser mamífero. Me ha hecho gracia lo del "orgullo mamífero", me he imaginado una manifestación con carrozas, estilo orgullo gay :-P

Al margen de la tontería quería darte las gracias por hacerme llegar un segmento de conocimiento que me es tan ajeno :-)

Enhorabuena por el blog, empiezas un camino excelente!

Ñita dijo...

Siento no haber contestado antes, que he estado malita...
A ver, respecto a tus preguntas, B.
1. Si y no. Si que es cierto que la produccion de calor funciona de forma parecida, pero tiene mucha mas importancia los mecanismos de mantenimiento y transporte de ese calor. Por ejemplo, la vasoconstricción, ya que es la sangre la que transporta el calor de una parte a otra del organismo. Si reducimos el diametro de los vasos, la superficie con la que contacta la sangra caliente es menor y se enfria menos, etc. Es decir, no estamos produciendo y perdiendo calor constantemente, intentamos reciclarlo.
2. Ademas de una excepcional resistencia de algunos animales a la concentración de determinadas moléculas en sangre (los osos, por ejemplo toleran cantidades de colesterol que extrapoladas en peso casi doblan a las que matarían a un humano) todo consiste en elegir bien el combustible. El mayor problema suele residir en los compuestos nitrogenados (proteinas) ya que al metabolizarse producen Urea o Acido Urico, tóxicos en sangre.
Pero tanto los acidos grasos como el glucogeno (glucosas encadenadas)producen CO2 y agua al oxidarse totalmente, que pueden ser eliminados con la respiración.