La condición esencial para que haya vida en nuestro planeta es la organización, la cual necesita de una energía externa que la permita. Aun así, la vida celular como la conocemos necesita también de una compartimentación, una regulación iónica, el agua y una serie de aceptores de protones. El control de todo esto se conoce como homeostasis.
Para un individuo unicelular, el ambiente es todo lo que hay fuera de la célula y el medio intracelular es el medio interno. Para una colonia, por el contrario, el medio intracelular, el medio interno (donde se bañan las células de la colonia) y el medio exterior, es decir, el medio ambiente, son compartimentos diferentes.
En los metazoos más complejos existen diferentes medios internos no idénticos, como el líquido extracelular o líquido intersticial, sangre, linfa, líquido cefalorraquídeo, humor vítreo, etc. Para muchos investigadores, el medio interno principal es la sangre.
El término homeostasis fue acuñado por Walter Cannon, refiriéndose a lo que Claude Bernal definió como equilibrio del medio interno. Pero eso no ocurre siempre así en todos los animales, ya que el medio interno puede fluctuar en mayor o menor medida dependiendo de los animales. Aun así, existen sistemas de control que permiten minimizar estas fluctuaciones del medio interno.
- Respuestas a cambios en el ambiente
En general, cuando la cosa se pone fea para el animal, existen 3 tipos de respuestas principales:
. Evitación: Existen dos modalidades, la de migrar a otro lugar donde las condiciones sean favorables o recluirse lo máximo posible entrando en criptobiosis. Este es un estado de vida latente, siendo una medida muy explotada y conocida en semillas. Pero esto también existe en animales mamíferos, lo que se conoce como hibernación.
. Conformación: En esta respuesta, el medio interno se ajusta a las variaciones ambientales mientras el animal se capaz de tolerar esos cambios. Cuando los valores salen del rango de tolerancia, ya sea inferior (Nivel Letal Inferior – NLI) o superiormente (Nivel Letal Superior – NLS), el individuo entra en una zona de resistencia donde puede morir.
. Regulación: En esta respuesta, en los valores de tolerancia el animal es capaz de mantener estables sus valores internos sin importar el exterior. Aun así, existen niveles límites donde el animal es incapaz de regular los valores y entra en una zona de resistencia, donde puede llegar a morir.
Pero en la realidad todas estas respuestas son mucho más complejas, y un animal no responde de una única manera, sino que utiliza respuestas de todo tipo para mantener su homeostasis en el rango vital.
En general, a un cambio ambiental le sucede una respuesta llevada a cabo por el individuo. Estos cambios pueden ser:
. Agudos: Son instantáneos en el tiempo y reversibles, y la respuesta que generan es una respuesta fisiológica que normalmente implica el control de actividad de las proteínas.
. Crónicos: Duran horas o semanas, siguen siendo reversibles y generan una respuesta conocida como aclimatación, la cual normalmente implica expresión de genes.
. Evolutivos: Se dan a lo largo de millones de años y son irreversibles, implicando una adaptación evolutiva que normalmente implica mutación y selección de genes.
- Aclimatación
La aclimatación es una respuesta ante cambios crónicos, donde los valores internos varían según la historia ambiental pasada. Para comprobar la actividad metabólica de un animal se miden los valores de consumo de oxígeno, siendo mayores a temperaturas más altas y más bajas a temperaturas más bajas.
Como hemos mencionado anteriormente, existen varios tipos de respuestas. En la aclimatación lo primero que ocurren son los cambios agudos, que permiten al animal mantenerse vivo antes ese cambio en el ambiente. Pero seguidos de estos vienen los cambios crónicos, que se traducen en una adaptación a largo plazo a esos cambios en el ambiente. Posteriormente es posible que se traduzcan en un cambio genético, lo que se conoce como cambio evolutivo.
Los niveles letales para un organismo también son susceptibles de sufrir aclimatación. Los mecanismos de compensación se pueden poner en marcha incluso antes de que suceda la variación ambiental (que siempre sucede). En tal caso hablamos de biorritmos como la hibernación, el sueño, etc. En la naturaleza las respuestas se adelantan a los cambios predecibles.
- Tasa metabólica
La mayoría de los animales mantienen una organización interna debido a la presencia de una fuente de energía. No obstante, estas no son eficientes al 100% ya que en las mismas se pierde energía en forma de calor.
La eficiencia de las reacciones metabólicas es muy baja, existiendo un gran desperdicio de calor. Esta tasa metabólica se puede medir de dos formas, a través de la producción de calor (calorimetría directa) o a través del consumo de oxígeno (calorimetría indirecta). Esto nos da una tasa metabólica basal, la cual se da en situación de reposo y a temperatura constante.
El alcance metabólico es la relación existente entre la máxima tasa metabólica y la tasa metabólica basal, pudiendo multiplicarse x10 o x15 dependiendo de la situación, e incluso hasta x100 en insectos, sobre todo voladores. Esto se debe a que, en insectos, el sistema traqueolar llega prácticamente a la mitocondria, en el interior de la célula, proporcionando una pérdida de oxígeno ínfima.
+ La relación entre el tamaño y la tasa metabólica
Entre los animales existen magnitudes que no cambian con el tamaño, como puede ser la talla celular, el diámetro capilar o la distancia entre las células y el medio externo.
Pero de igual manera existen otras magnitudes que sí varían, como el volumen de sangre, el metabolismo, el volumen pulmonar o el ciclo cardíaco, que aumentan en potencia con el peso.
Los animales más pequeños tienen un metabolismo mucho más intenso que los animales grandes, aunque la cantidad de energía que mueven los animales grandes sea mucho mayor. Cuanto más pequeño son los animales, más “acelerados” van, mientras que los más grandes funcionan más lento.
Esta clase de relación alométrica es universal excepto en plantas, y su causa aún no se conoce. El nombre es la de Ley de Kleiber. Los endotermos perdemos calor por la superficie, cuya relación con el volumen es ¾ (0.75), algo que casa muy bien con esta Ley de Klieber.
En los animales pequeños la relación superficie/volumen es mayor que 5 en los animales grandes, lo que implica que tienen que generar mucho más calor para mantener su temperatura corporal.
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Artículo redactado por Pablo Rodríguez Ortíz, Graduado en Biología por la Universidad de Málaga.