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Los "peces de hielo" sin hemoglobina

Publicado el 07 octubre 2016 por Tdi @RLIBlog

Chionodraco rastrospinosus

Los animales suelen tener peculiaridades que los distinguen de otros, acumulándose las diferencias  cuanto menos emparentados están. Es algo básico y lógico. Así, entre un perro y un gato, aunque haya diferencias, también hay muchos elementos comunes. Estos elementos comunes pueden coincidir en criaturas muy distintas en otros aspectos. Por ejemplo, la sangre en los vertebrados es generalmente roja, a diferencia de algunos invertebrados, cuya sangre puede ser azul, verde o violeta.
Los peces-hielo o dracos (familia Channichthyidae) son una excepción entre los vertebrados. Estos peces muestran rasgos surgidos por el aislamiento y el ambiente gélido de las aguas de la Antártida.
Desde su corazón hasta su sangre, las características de estos peces lo hacen propios de otro planeta. Para empezar, la ausencia de hemoglobina en su sangre la despoja de color. Es el único vertebrado que no la tiene al llegar a la etapa adulta. Tampoco presenta glóbulos rojos. Debido a su ausencia, su sangre transporta, disuelta en el plasma, menos del 10% de oxígeno que otros blénidos antárticos (Notothenioidei) de sangre roja. Para compensar, poseen corazones de gran tamaño en comparación a otros blénidos antárticos, resultando en un gasto cardiaco (es decir, la cantidad de sangre que expulsa por minuto) cuatro o cinco veces mayor que en esas especies. De igual manera, su volumen sanguíneo también es cuatro veces mayor, así como el diámetro de sus capilares. Esto consigue un gran flujo de sangre circule a una baja presión vascular debido a una resistencia periférica reducida. Si unimos esto a los alto contenido en oxígeno de las aguas antárticas (la solubilidad del oxígeno es inversamente proporcional a la temperatura del agua) y al relativamente bajo nivel metabólico absoluto, estas características aseguran el adecuado reparto de oxígeno a los tejidos de estos peces.
La mioglobina, una proteína muscular similar a la hemoglobina y que también almacena oxígeno, está presente solo en el músculo cardiaco de 10 de las 16 especies de la familia Channichthyidae. La pérdida de la expresión de mioglobina parece haber ocurrido en varias ocasiones en esta familia, ocurriendo incluso antes que la pérdida de la hemoglobina. La hemoglobina posiblemente se perdió hace 5,5-2 millones de años, cuando los peces-hielo divergieron de los blénidos antárticos. En esta época, las aguas del océano del sur pudieron ser lo suficientemente frías para que este rasgo favoreciera la supervivencia de la familia.

Fase larvaria (Wikipedia)

Debemos suponer que esta característica le ofrece una ventaja para la supervivencia. En los peces antárticos, el hematocrito (volumen de células en relación al volumen total de sangre) es menor al de los peces de aguas calientes. Además, en los meses invernales el hematocrito se reduce. Los volúmenes celulares sanguíneos también son menores. Esto puede ofrecer una sangre menos viscosa. Los dracos podrían haber llevado esta tendencia al extremo, no regulando sus niveles cuando las condiciones lo requieran, sino eliminando completamente los genes para la producción de hemoglobina y hematíes.
El poseer una sangre menos viscosa podría considerarse una manera de reducir la energía que consume el corazón, pero si comparamos este parámetro con peces de sangre roja, debido al tamaño y al volumen de sangre, no se ahorra energía, sino todo lo contrario. Por ejemplo, el 22% de su gasto metabólico en reposo corresponde a la actividad cardiaca. En otros peces de aguas frías este gasto es del 0,5-5%, mientras que otros de zonas templadas como el listado (Katsuwonus pelamis) es del 2,3%. Igualmente, la ausencia de mioglobina también supone una desventaja. Es decir, que observando esto se puede deducir que la pérdida de hemoglobina, mioglobina y hematíes no supone una ventaja evolutiva sino una "desadaptación". Se considera que esta "desadaptación" es "subletal", lo que significa que no impide que sobreviva pero depende de los recursos disponibles y la competición. Solo si hay poca competición entre especies y suficientes recursos podrá sobrevivir,
Estas peculiaridades produjeron cambios compensatorios en la estructura del sistema circulatorio. Además del tamaño incrementado del corazón y los capilares, la densidad vascular también es mucho mayor que en peces de sangre roja. Al aumentarse la densidad vascular, se reduce la distancia de perfusión del oxígeno, aumentándose la oxigenación de los tejidos. Sus corazones también son más esponjosos para absorber más oxígeno. A nivel celular, el porcentaje que ocupan las mitocondrias en las células musculares cardiacas aumenta progresivamente conforme se reducen las hemoproteínas, siendo aún mayor si no tiene hemoglobina ni mioglobina que si solo carece de la primera. A pesar de ello, no aumenta la capacidad metabólica aerobia, sino que mantiene un nivel equivalente al de otras especies.
Las moléculas primitivas de las que derivan la hemoglobina y mioglobina actuaban como óxido nítrico (NO) oxigenasa, convirtiendo el NO en nitrato. En organismos unicelulares se ha observado que la hemoglobina y la mioglobina conservan esa función. Su ausencia mejora la sensibilidad al NO y desencadena las vías reguladas por el NO. Es decir, la pérdida de las hemoproteínas y el aumento del NO podrían explicar los rasgos cardiovasculares y fisiológicos de estos peces. 
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