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Las branquias podrían haber aparecido por la necesidad del intercambio iónico entre el cuerpo del pez y el medio que lo rodea, en lugar de por la necesidad del intercambio de gases.

La evolución transcurre por caminos impredecibles. Estamos acostumbrados a creer que las disposición de los órganos o su arquitectura son perfectas, que son el resultado perfecto de millones de años de evolución biológica. Pero esto no es así. Todo fruto evolutivo es el resultado de un compromiso entre lo que se quiere lograr, y que dotará de un mayor éxito reproductor a la especie de turno, y aquello de lo que se parte.
Un organismo es como una casa remodelada una y otra vez con el paso de los años, con nuevas habitaciones añadidas, algún tabique menos en algún otro sitio, una cocina convertida en cuarto de baño, etc. Desde el punto de vista biológico no se derriba nunca la casa y se construye otra desde cero, sino que se reutiliza lo que hay, incluso para funciones distintas para las que fueron concebidas en un principio. A veces lo obtenido no es tan perfecto como cabría esperar.
Las alas de las aves fueron una vez los brazos de algún dinosaurio, y probablemente sus plumas fueron diseñadas primero como aislante térmico o en rituales de apareamiento antes que para el vuelo. Hay multitud de ejemplos al respecto, ¿son las branquias uno de ellos?
La lógica y los libros de texto nos dicen que las branquias de los peces surgieron o evolucionaron para que los peces (o sus ancestros) pudieran respirar. Pero según nuevos estudios realmente emergieron para ayudar a mantener el equilibrio químico u osmótico con el ambiente.
Peter Rombough, de Brandon University en Manitoba (Canadá), y sus colaboradoran así lo mantienen en un artículo publicado en Proceedings of the Royal Society B.
Según la teoría aceptada tradicionalmente, las branquias surgirían como estructuras muy simples para ayudar en la respiración en los antepasados de los peces. Luego, según éstos evolucionaban hacia seres más activos debido a los hábitos de depredación, se fue incrementando el tamaño y complejidad del sistema branquial para así captar más oxígeno del agua.
En la última década se han propuesto teorías alternativas en las que se decía que quizás la mejor explicación para el origen de estas estructuras anatómicas habría que buscarla en el equilibrio químico que el pez debía de mantener con su entorno. De este modo las branquias primitivas ayudarían al intercambio de iones de sodio y potasio entre el cuerpo y el agua. Cosa que sucedería, por ejemplo, al cambiar de un ambiente más marino a otro más fluvial o viceversa.
Esta función de intercambio iónico la pueden llevar a cabo las larvas a través de la piel o los peces con estructuras branquiales denominadas cestas branquiales. Según Rombough se acumulan las pruebas que apuntan a que las branquias habrían evolucionado para este menester, haciéndose más complejas con el tiempo y finalmente siendo reutilizadas para el intercambio de oxígeno.
Rombough y sus colaboradores han estudiado la trucha arco iris, que es un animal típico de laboratorio, para aportar más pruebas. La idea era ver si las branquias sirvieron o no como intercambiadores de iones en un principio. Si esto fue así todavía deberían retener parte de esta facultad.
Colocaron las truchas en un contenedor con dos compartimentos, uno para la cabeza donde están las branquias y otro para la cola. Entonces midieron los niveles iones y de oxígeno en ambos sitios. Después de 15 días las branquias estaban intercambiando más iones que el resto del cuerpo. Se necesitó otros 10 días para que sucediera lo mismo con el oxígeno. Esto sugeriría que las branquias se desarrollaron primero para el intercambio de iones y luego fueron “recicladas” para el intercambio gaseoso.
Algunos investigadores apuntan que sería interesante estudiar los genes implicados para ver qué genes aparecieron primero, si los del intercambio de iones o los relacionados con el intercambio gaseoso, así como estudiarlo en peces con diseño más primitivo, como la lamprea o el esturión.
Rombough apunta, por otro lado, a la contaminación industrial como una gran causa de preocupación. La actividad humana está envenenando las aguas del mar con metales pesados. Las larvas de peces, que dependen de las branquias para intercambiar iones con sólo dos semanas de edad, pueden ser mucho más vulnerables a este tipo de contaminantes de lo pensado. Si se bloquea el intercambio iónico los peces simplemente mueren.

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Fuentes y referencias:
Noticia en Science.
Artículo en Proceedings of the Royal Society B (resumen).