Biología, la vida en la tierra con fisiología TOMO 02-páginas-33

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El cuerpo animal es una expresión 
exquisita de la elegancia 
con la cual la evolución ha 
vinculado la form a con la función.
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La homeostasis y la organización 
del cuerpo animal
A Las a las defensivas d e I 36 kg no podian derr ib ar a Korey 
S lringer, pero s i lo h izo un e je rc ic io in tenso en c lim a ca lien te .
E s tu d io de caso
Exceso de calor
¿Q U É TU V IERO N EN C O M ÚN K O R EY STRINCER, 
liniero o fen s ivo profesional d e los V ik ingos de 
M innesota; Jo sh Fant, lanzador d e su equ ipo de 
béisbol de preparatoria, y e l m aratonista Luke 
Roach? Los tres m urieron p o r un go lpe d e calor 
m ientras hacían e jercicio . ¿C óm o puede ocurrirle 
eso a jó ven es sanos?
Aunque la tem peratura corporal 'no rm a l' 
e s d e 37 4C , la tem peratura corporal re a l de 
la g en te sana fluctúa en un rango de 3 6 ° a 
m enos de 38 *C Este estrecho m argen en 
la tem peratura co rpo ra l e s un ejem plo d e la 
función d e la hom eostasis, q u e es la capacidad 
de m antener una cond ición interna d e m anera 
constante an te las cond iciones externas 
variab les, com o tem peraturas por deba jo del 
punto d e congelación o m u y por encim a d e los
37.7 °C , y tan to si estás du rm iendo o corriendo 
una m aratón.
Una tem peratura corporal superior a 38 “C 
indica fiebre o hiperterm ia. La fiebre e s una de 
las defensas contra infecciones; e l "termostato" 
del cuerpo que se ubica en el cerebro activa el 
calor en u n intento por com batir la invasión, por 
lo general d e bacterias (vé a n se páginas 696-697). 
La hiperterm ia (palabra d e origen griego que 
significa 'ex ceso d e calorQ aparece cuando el 
cuerpo genera o absorbe m ás calor del que puede 
eliminar; e l resultado e s una tem peratura corporal 
peligrosamente elevada. El golpe d e ca lo res con 
frecuencia el extrem o mortal de la hipertermia.
Cuando la tem peratura corporal sube a más 
d e 40 °C , la persona se con funde , se desorienta 
y puede desm ayarse. Se m ueren células 
cerebrales y m uchas veces e l cuerpo ni siquiera 
logra restab lecer la tem peratura corporal 
norm al; d e hecho, un sín tom a frecuente del 
go lpe d e ca lo r e s ¡la ausencia d e sudorl Com o 
consecuencia, la tem peratura corporal sigue 
en aum ento , a lcanzando en ocas iones hasta 
los 42.5 ‘C ; p o r lo genera l, poco después se 
presenta la muerte.
Conform e lees este cap ítu lo , p iensa qué 
aspectos d e tu fis io log ía, adem ás d e la 
tem peratura, m antienen la hom eostasis. ¿Cóm o 
puede reconocer e l cue rpo la tem peratura 
corporal 'correcta '' o la concentración adecuada 
de azúcar, sales y ox ígeno en la sang re? ¿Qué 
tipos de m edidas tom a el cuerpo para correg ir 
los desequilib rios? ¿Q u é pasa si no e s posible 
c o rre g ir lo s ?__________________________________________
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La hjmeostasis y la organización del cuerpo animal 6 0 5
f
De un v is ta z o
Estudio do caso Exceso d e calor
31 .1 H o m e o s ta s is : ¿ c ó m o re g u la n lo s a n im a le s 
su a m b ie n te in te rn o ?
El am biente interno se m antiene en un estado de constancia 
d inám ica
Los animales varían en cuanto a sus capacidades homeostáticas 
Los sistem as de retroalim entación regulan las condiciones 
internas
Estu d io d a caso continuación Exceso d e ca lor
 \
3 1 .2 ¿ C ó m o e s tá o rg a n iz a d o e l c u e rp o a n im a l?
Los tejidos anim ales se com ponen de célu las semejantes 
que realizan un a función especifica
Estu d io d e caso continuación Exceso d e ca lor 
Los órganos tienen dos o m ás tipos de tejidos 
que intcractúan
Los sistemas d e órganos constan de d o s o m ás órganos 
en interacción
Estu d io do caso o tro v is taz o Exceso d e ca lor
31.1 H O M E O S T A S IS : ¿C Ó M O R E G U L A N 
LO S A N IM A L E S S U A M B IE N T E IN T E R N O ?
Ya sea que estés sen tado e n tu hab itac ión , d e excursión e n el de­
sierto o tem b lan do e n un a ventisca, la m ayoría d e tus célu las cor­
porales — por ejem plo, en el corazón, cerebro, m úsculos o m édula 
ósea— m an tienen un a temperatura casi constante. Asim ism o, s i es­
tás al a ire lib re o nadas en un a alberca. e l m ar o u n gran lago, esas 
célu las se bañan d e u n liq u id o extracelular d e un a com posic ión 
casi constante, a pesar d e la eno rm e d iferencia e n e l agua y el con­
ten ido d e sal del am b iente extemo.
D esde luego q u e los h u m an os n o so n los ú n ico s an im ales 
que m an tien en co n d id o n e s internas b e n é f ic a s y u n tan to estables 
an te co n d id o n es externas d iffd les, q u e a m e n u d o cam b ian con 
rap idez. P o r e je m p b , las ratas canguro tienen las m ism as sales 
en sus líq u id os co rpora les q ue los hum anos y ca s i las m ism as 
concent radones, a pesar d e v iv ir e n desiertos ta n ca lientes y secos 
donde a veces tardan sem anas e n encontrar agua para beber. FJ 
sa lm ón v ive casi toda su v id a e n agua salada, p ero se aparea y de­
sova e n aguas du lces s in q ue exp lote deb ido a l agua q ue se filtra 
en su cu e rp o p o r ósm osis. 1 .a lis ta com p leta d e d icho s logros sería 
casi in term inab le .
E l fis ió logo francés C la u d e Bem ard id en tificó por p rim e­
ra vez a m ediados d e l s ig lo X IX esta 'c o n s ta n d a d e l m e d io in ­
terno*. En la década d e 1920, W a lte r C a n n o n acuñó el té rm in o 
h o m e o s ta s is para describ ir los procesos a través d e los cuales 
u n o rgan ism o m an tien e su am b iente in te rn o d en tro d e l estrecho 
m argen d e co n d id o n es necesarias para el fu n d o n a m ie n to celu­
la r ó p t im o an te un am b ien te ex tem o cam biante. A u n cu a n d o la 
pa lab ra homeosiasis (q u e significa 'm an ten e rse ig u a l ') im p lica un 
estado estático s in cam bios, e l am b ien te in te rno d e h e ch o hierve 
d e actividad, m ientras e l cuerpo se ajusta d e m anera constan te a 
los cam b ios in te rno s y externos.
E l am biente interno se mantiene en un estado 
de constanda dinámica
H estado in te rno d e u n cuerpo an im a l se puede describir co m o 
u n a constanda d in ám ica . Ocurren m u chos cam bios físicos y qu í­
m icos (e l aspecto d in ám ico ), p ero e l resu ltado n e to d e esta activ i­
d ad es q ue los parám etros físicos y qu ím ico s se m an tienen d en tro 
del m argen q ue requ ieren las célu las para f iin d o n a r (e l aspecto 
constante). A lgunos ejem p los d e co n d id o n es reguladas por meca­
n ism os hom eostáticos e n u n cuerpo a n im a l ind uyen :
• Tem peratu ra
• C o n cen trad o n es d e sal y agua
• C o n cen trad o n es d e glucosa
• p H (e q u ilib r io de ácidos y bases)
• Concentradones de oxígeno ( O , ) y d ióxido d e carbono (C O , )
¿P o r q ué las células so n U n particulares con respecto a su e n ­
to rno? B a jo co n d ido n es norm ales, las células an im ales se reprodu­
cen constantem ente y usan grandes cantidades de A T P para m an ­
tener sus procesos vitales (lé am e las páginas 101-102). Se requiere 
un sum in istro con tinuo d e m oléculas altas e n energía (so b re todo 
g lucosa) y oxígeno para lleva r a cabo una serie d e reaedones que 
generan la m ayo r pane de este A T P . P o r u n to , la p rod u crión de 
energía explica la ¡m p ortan aa d e los n iveles d e glucosa y oxígeno.
Cada re acaó n se cataliza m ed ian te un a p rote ína espedfi- 
ca cu y a capacidad d e fu n d o n a m ie n to depende d e s u estructura 
tr id im en s io n a l q ue se m an tiene , e n p ane , con los en laces d e h i ­
d rógeno . l l n am b ien te d em as iado caliente, sa lado , á c id o o básico 
puede alterar estos enlacesfundam enta les y , a l m ism o tiem po, 
vu lnerab les ( véase la página 51 ). 1.a necesidad de m an ten e r la es­
tn ic tu ra de estas un iones y la fu n d ó n p rote ín ica q u e d ep end e de 
ellas, explica p o r q ué se requiere un m argen estrecho d e tem pera ­
tura, sal y p H . C o m o se v e rá e n e l ca p ítu lo 33, las reaedones entre 
e l d ió x id o d e ca rb o n o y el agua ayud an a co n tro la r e l p H d e la 
sangre y el l íq u id o extracelu lar, p o r lo q ue e s e se n d a l regular las 
con cen trado nes d e C O ,.
Los animales varían en cuanto a sus capacidades 
homeostáticas
F-n las condidones externas e n las q ue 9e suelen encontrar muchos 
anim ales, co m o la m ayoría d e aves y mamíferos, éstos son capaces 
d e m antener la homeostasis para las co n d ido n es internas antes 
m endonadas. S in em bargo, la homeostasis d e algunos an im ales es 
redudda o nula para u n o o m ás aspeaos d e su am biente interno . Por 
e je m p b , m uchos invertebrados m arinos, incluyendo un a variedad 
de caracoles, cangrejos y lom brices, n o pueden regular la concentra- 
d ó n general d e sus líqu idos corporales. Cuando hace ca lor, el aire 
seco evapora parte d e l agua e n un a m arism a, lo q ue aum enta la con­
centración d e sal e n e l agua restante, y cuando la lluvia es fuerte, se 
d iluye el agua salada d e la m arism a, d e m anera q ue los líq u id os cor­
porales d e estos an im ales se vuelven m ás o m enos salados, respec­
tivam ente, m ientras su cuerpo pierde u obtiene agua. L is lombrices 
m arinas que v iv e n e n fondos bajos tienen niveles bajos d e oxígeno
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6 0 6 A iijiom ú i y fisiología animal
y altos d e d ióxido de ca rbono durante las mareas bajas; esto es, dos 
veces a l d ía. Po r lo general, e lid ios an im ales te trasladan si pueden; 
si no , se desactivan parcialm ente, es dedr, reducen su m ovilidad , lo 
q je desacelera su m etabolism o y d ism inuye sus requisitos d e oxíge­
n o liasta q ue m ejoren las cond idones co n la m area entrante.
Lis p rob ab le q ue la va r iab ilid ad m ás co m ú n y m ejo r estu­
d iada d e la hom eoslasis e n tre los an im a le s sea u n a d ife ren da 
drástica e n su ca p a d d ad d e regular la tem peratura corporal.
L o s a n im a le s v a r ía n e n c u a n to a c ó m o y q u é tan 
b ien re g u la n s u te m p e ra tu r a c o rp o r a l 
T a l vez estés fam ilia rizado co n las descripdones d e m am íferos y 
aves 'd e sangre c a lie n te ' y de reptiles, anfibios, peces e invertebra­
dos *de sangre fría*. N o obstante, el cuerpo d e l pez cachorrito del 
desierto (ty'prinodan nu icu larlus) (F IG U R A 31-1 a ) puede llegar a 
más d e 37.8 ° G ya q ue sus estanques desérticos se ca lientan con el 
sol de verano ; d e m anera que el pez n o puede ser d e l todo d e san­
gre fría. ¿Q ué h a y d e la d a s ificad ó n d e an im a les por temperatura 
corporal constante? Ix » colibríes tienen u n a temperatura corporal 
de casi 4 0 °C m ientras buscan a lim en to afanosam ente duran te el 
d ía (F IG U R A 31-1 b), pero és ta puede bajar hasta 13 "C durante la 
noche para ahorrar energía.
Para ev ita r ta l con fusión , los d en tíf ico s a m e n u d o c la s if i­
can a los an im a les p o r su p rin c ip a l fu en te de c a lo r co rpora l. Los 
an im a les so n e n d o te rm o s (p a lab ra de origen griego para d e fin ir 
'c a lo r in t e rn o ') s i p rod ucen la m ayo r parte de su ca lo r p o r reae­
dones m etabólicas; las aves y los m am íferos son endoterm os. A l­
gunos peces co m o el a tú n y a lgunos tiburones grandes, así co m o 
algunas m ariposas y abejas, tam b ién pueden ca len tar su cuerpo 
considerab lem ente co n ca lor m etab ó lico . I x » an im a les son ec­
to te rm o s (p a lab ra d e origen g riego para 'c a lo r e x te m o ') s i la 
m ayo r parte de su ca lo r se ob tiene del am b ien te . Po r e jem p lo , los 
insectos y lagartos m uchas veces se ca lien tan tend iéndose a l Sol 
( F I G U R A 3 1 - 1 c ) . I x » reptiles, an fib ios y la m ayo ría de los peces e 
invertebrados so n ecto term os. E n general, los endoterm os tienen 
un a m ayo r v e lo d d a d m etab ó lica q u e los ectoterm os, lo q u e les 
perm ite m an ten e r e l cuerpo a un a tem peratura cá lida constante.
Po r lo com ún , la tem peratura corporal d e los ectoterm os es 
m ás baja y variab le q ue la d e los endoterm os porque dependen más
d e l ca lor am biental. S in embargo, las temperaturas corporales ec- 
totérm icas tam b ién se pueden m antener m u y estables a través del 
com portam ien to o la ocuparión d e u n am b iente constante. Po r 
e jem plo, el pez cachorrito d e l desierto antes m en d o n ad o tolera 
aguas q ue van d e 2.2 a 45 ° G p ero só lo se puede reproducir e n un 
m argen estrecho d e temperatura. D urante la época d e reproducrión, 
este pez puede regular su temperatura de m anera precisa nadando 
h a d a diferentes áreas d e su estanque o m an an tia l conform e cam ­
bia la temperatura. En u n océano profundo, la temperatura es u n 
co n su m e (generalm ente d e 0 a 3 °C ) q ue la tem peranira corporal 
del pez ectoterm o d e aguas profundas varía poco duran te su vida.
C o m o las temperaturas m ás cálidas a u m e n u n la ve lo d d ad 
d e las reaedones m etabólicas, m an tener e l ca lor produce benéfi­
c o s y costos, l l n benefic io im portante es que un cuerpo caliente 
perd b e m ejo r su am biente, responde con m ás ag ilid ad y se m ueve 
m ás ráp ido que u n cuerpo frío. Po r e jem p lo , los colibríes necesitan 
un a tem peratura corporal m ás a lu e n e l d ía para sus asom brosas 
acrobadas aéreas. Desde luego, el p r ín d p a l costo es la energía re­
querida para m an tener un a temperatura corporal a lu . S i los co li­
bríes in ten U ran m antener un a tem peratura corporal a lu e n una 
noche m u y fría, agotarían sus reservas d e energ ía y pasarían ham ­
bre. M uchos an im ales se en frían de n o ch e y se m an tienen relativa­
m ente inactivos, conservando así la energ ía, pero e n e l d ía se ca- 
H en u n y están activos. D e noche, las mariposas y abejas se en frian 
y n o pueden vo la r; con frecuenria los lagartos son m u y lentos para 
cazar o escapar d e los depredadores. A l am anecer, las abejas t ir iu n 
y las m ariposas aletean para generar ca lo r m e u b ó lico , m ien tras los 
lagartos buscan un a piedra cálida y soleada q ue les provea e l ca lor 
q ue neces iun para reanudar su estilo d e v id a activa.
¿C ó m o 'r e c o n o c e n ' los an im a les las co n d id o n es e n su 
cuerpo — su tem peratura y o tras variables— y cóm o las ajustan 
cuando se necesita? E l am b iente in te rno se m an tien e con m ecanis­
m os conocidos co lectivam ente co m o sistemas d e retroalim en loción.
Los sistemas d e retro alimentación regulan 
las condiciones internas
H a y dos tipos de sistem as d e re tro a lim e n u d ó n : ( 1 ) los sistemas 
d e re tro a lim e n u d ó n negativa q ue con trarresun los efectos d e los 
cam bios e n e l am b iente interno y so n los p rin ap a les responsables
A F IG U R A 31.1 ¿ D e s a n g re ca lie n te o d e s a n g re f r ía ? (a ) Debido a que los peces de ‘ sangre fria* 
como este pez cachorrito del desierto se pueden calentar y (b ) los animales d e ‘ sangre callente- como este 
colibrí se pueden enfriar, los científicos prefieren clasificar a los animales como enctotermos o ectotermos. 
dependiendo de la fuente d e ca lor corporal. <c> Esta iguana tendida en a l So l muestra un mecanismo de 
comportamiento que usan los reptiles, que son ectotermos, para regular la temperatura corporal.
(a ) P e z ca ch o rr ito d e l d es ie rto (c ) Iguana
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