NeoFronteras

Sobre el origen de la respiración

Área: Biología — miércoles, 24 de octubre de 2012

Identifican lo que se cree es el circuito neuronal ancestral que es sensible al dióxido de carbono y que permitió la evolución de los vertebrados terrestres.

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Boca de una lamprea. Fuente: Jeff Mitton.

Una de las preocupaciones de esta web es indagar en el origen de los entes del mundo natural y, en última instancia, del ser humano. Sin un comienzo de Universo no estaríamos aquí ahora. Sin la aparición de la vida tampoco, sin la emergencia de la célula eucariota tampoco… sin la aparición de los vertebrados tampoco, a no ser que pensemos que una esponja, una medusa o un cangrejo pueden ser inteligentes. Finalmente los vertebrados conquistaron tierra firme y unos cuantos cientos de millones de años después nosotros entrábamos en escena.
Pero cada uno de esos pasos biológicos necesitó a su vez de otros logros para poderse dar. Difícilmente se pudo conquistar tierra firme sin la posibilidad de respirar aire con unos pulmones. Pero para poder respirar con pulmones se necesita algo más que los mismos pulmones.
Ahora unos científicos de la Universidad de Alaska han presentado en un congreso sobre neurociencias un resultado interesante respecto a este tema. Han identificado lo que se cree es el rasgo ancestral que permitió la evolución de los vertebrados terrestres. En concreto el circuito neuronal que es sensible al dióxido de carbono. Sin ese mecanismo de control la respiración de los vertebrados no sería posible.
Existe un mecanismo neuronal que permite a los organismos que respiran aire. Es decir, realizare a acción que permite tomar oxígeno, gas que necesitan las células para realizar la respiración aeróbica. En el proceso se produce dióxido de carbono. Michael Harris y sus colaboradores investigan precisamente el origen del circuito neuronal sensible a este dióxido de carbono y que se denomina “generador de ritmo”.
Estos investigadores creen que la respiración del aire apareció evolutivamente gracias a la existencia de vertebrados ancestrales que no tenían pulmones, pero que sí tenían un “generador de ritmo”. Así que buscaron animales que no hayan cambiado mucho a los largo de cientos de millones de años, como las lampreas. La idea era buscar análogos a esos ancestros primitivos que no respiraban aire. De este modo trataban de encontrar pruebas de la existencia en estos seres de algo similar al generador de ritmos de los animales que sí respiran aire.
Las lampreas son peces primitivos sin mandíbulas que guardan ciertas similitudes con los primeros vertebrados. No tiene pulmones ni respiran aire. De jóvenes viven en tubos en el cieno del fondo marino y respiran y se alimentan haciendo pasar agua a través de sus cuerpos. Cuando el cieno tapona el tubo en el que la lamprea se encuentra en ese estadio se produce algo similar a una tos que libera la abertura y que es diferente a la ventilación habitual. Este comportamiento está controlado por un generador de ritmo alojado en su cerebro.
Este grupo cree que este comportamiento recuerda al acto de respiración de los anfibios, pues cuando miden la actividad nerviosa del cerebro de estos animales ven que los patrones observados se parecen a lo generados por los generadores de ritmo sensibles al dióxido de carbono de los animales que respiran aire.
La respiración de aire evolucionó primero en los peces y permitió la conquista de tierra firme por parte de los vertebrados más tarde. Luego surgirían los reptiles, aves y mamíferos, que heredaron este mecanismo sensible al dióxido de carbono. Sin este generador de ritmo probablemente la estructura que luego terminarían siendo los pulmones no hubieran funcionado como tales.
“La evolución de los pulmones puede ser un remodelación de la sensibilidad al dióxido de carbono que ya controlaba la ‘tos’ en vertebrados sin pulmones, como las lampreas”, dice Harris.
Es decir, una vez más, la evolución trabajó sobre lo que ya había, redefiniendo su función y así usarlo para otros propósitos. Así que respire, y piense que lo hace gracias a la “tos” de un animal similar a la lamprea de hace cientos de millones de años.

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Fuentes y referencias:
Nota de prensa.
Vídeo de Youtube.

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4 Comentarios

  1. tomás:

    Aunque nunca he dicho algo sobre ello, no puedo estar conforme con el último párrafo del artículo en el que se afirma que la evolución “siempre” (esto lo añado yo porque lo he leído muchas veces) trabaja sobre lo que ya había.
    Ello no es posible puesto que si nos colocamos en la primera supuesta sopa de moléculas autorreplicantes, aunque ya es mucho avanzar han debido, alguna vez, añadir calcio, carbono y fósforo para nuesstros huesos, quitina para el exoesqueleto de artrópodos, carbonato cálcico para los moluscos, etc.
    Es decir que la evolución aprovechará siempre que pueda, pero no es posible que siempre haya podido y en tal caso habrá incorporado materiales del entorno y, supongo que tambien soluciones antes inexistentes.
    Saludos cordiales.

  2. NeoFronteras:

    Estimado Tomás:
    Obviamente no es “siempre”, aunque sí lo hace frecuentemente. De hecho, este caso se dice “una vez más”. “Siempre” es una palabra demasiado absoluta, todavía más en evolución.

  3. tomás:

    Totalmente de acuerdo, estimado Neo y ya digo que ese “siempre” lo he añadido yo, pero te aseguro haberlo leído con frecuencia. En el artículo, como bien dices, no aparece.
    Cordiales saludos.

  4. Juan Manuel:

    Ya hay algunos avances sobre este tema en 2009 R J A Wilson y otros cinetíficos de la Universidad de Calgary hicieron estudios evolutivos sobre el control de la respiración en diversos organismos y plantearon una posible filogenia, mencionan para el caso de lampreas que el tallo cerebral es el lugar de la ritmogenesis, pero la búsqueda del lugar exacto no fue objeto de ese estudio. Pero si determinaron que en grupos de animales superiores hay presente un control de la respiración, cada vez más complejo.

    Por lo que respecta a la “tos” es posible que esté controlada por la acción de genes involucrados en la función motriz respiratoria uno de estos genes es el Phox2, esto último lo anoto a título personal.

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