Tribulaciones de un pulmón subacuático

Delfín mular (Tursiops truncatus). Foto de Hexo

Volvemos a la cuestión que dejé pendiente. Si las holoturias han demostrado que es factible tomar el oxígeno disuelto en el agua mediante pulmones y vivir para contarlo, ¿por qué los tetrapodos que regresaron al mar continuaron respirando aire en lugar de adaptar sus pulmones a la respiración subacuática?

Debo decir que vuestra participación en los comentarios ha sido digna de admiración y habéis sabido responder de tal forma con vuestras propias palabras que opino que esta entrada ya apenas carece de sentido. Sé que mis explicaciones ahora os van a sonar a algunos de vosotros más simplonas que las lecciones de “izquierda y derecha” de Barrio Sésamo, pero os ruego que tengáis paciencia.

Aclaremos una cosa antes de seguir adelante. Algunos de vosotros habéis hecho referencia a una de las normas no escritas de la evolución que dice así: “un cambio anatómico sufrido durante el proceso evolutivo de una estirpe no puede ser revertido de la misma manera“; o dicho con tecnicismos de genético: “los genes son irrepetibles, y una vez mutados o eliminados no pueden volver a aparecer“.

Por ejemplo, como a los cetáceos se les atrofiaron paulatinamente las extremidades traseras hasta desaparecer a medida que se adaptaban a remar con su aleta caudal, si ahora los delfines pretendieran caminar en tierra firme las patas no le iban a salir de nuevo como si nada, o al menos no con la misma forma.

Es totalmente cierto, sin embargo no es de lo que estamos hablando. Los pulmones de las holoturias y los nuestros son independientes tanto en origen como en evolución, por lo tanto si algún día un tetrápodo llegase a adaptar sus pulmones a la respiración subacuática sería un ejemplo de convergencia evolutiva, y nunca de regresión. Los pulmones de los tetrápodos nunca han funcionado bajo el agua, sino que fueron desarrollados con el fin de trabajar en un medio aéreo desde el principio y jamás se utilizaron para otra cosa que no fuera intercambiar gases con el aire.

Un panda agarrando una caña de bambu con una sola mano. El falso pulgar le viene de perlas

Y lo mismo ocurre con el panda (Ailuropoda melanoleuca). No es que sus ancestros lejanos tuvieran un pulgar oponible, que luego perdieron y después se inventaron un falso pulgar para suplir su ausencia. No, al contrario. Los pandas jamás tuvieron pulgares, así que se sacaron uno de la manga (en realidad del hueso sesamoideo de la muñeca) como una solución ingeniosa para sujetar los tallos de bambú. Otro ejemplo perfecto de convergencia evolutiva, en este caso, con el pulgar oponible de los primates. Dicho queda.

A lo que íbamos. Holoturias vs tetrápodos. Hay que darse cuenta de que estamos comparando una especie de calabacines viscosos y medio deformes que se arrastran vagamente por el fondo tragando cieno, con animales gráciles y activos capaces de nadar, saltar, morder y desarrollar un metabolismo de sangre caliente. En contraste con las holoturias, los tetrápodos necesitan extraer ingentes cantidades de oxígeno para mantener su actividad característica.

Como bien habéis mencionado en vuestros comentarios, también la física nos presenta un par de problemas que hacen casi imposible que un tetrápodo se adapte a la respiración subacuática; problemas que lo obligarían a experimentar profundas modificaciones tanto en su aparato respiratorio como en los otros sistemas que lo complementan.

En primer lugar, el oxígeno se encuentra disuelto en el agua en una proporción muy inferior a la del mismo en el aire (unas 30 veces menos para ser exacto). O dicho con otras palabras, aunque la vida aerobia surgió y evolucionó bajo el agua, el medio acuático es relativamente pobre en oxígeno si lo comparamos con la atmósfera.

Eritrocitos en un vaso sanguíneo, los últimos responsables del intercambio gaseoso en los pulmones

Este problema podría solventarse haciendo más grande el corazón y aumentando el ritmo cardíaco, para así acelerar el paso de la sangre por los capilares sanguíneos de los alvéolos pulmonares y maximizar el intercambio gaseoso. Lo malo es que esto supondría consumir más energía y a la vez, más oxígeno.

Un incremento en la concentración de eritrocitos en sangre también ayudaría a extraer el escaso oxígeno disuelto en el agua. Los eritrocitos (o glóbulos rojos) son las células encargadas de portar la hemoglobina, una proteina de intenso color rojo que funciona atrapando el oxígeno en los pulmones y liberándolo más tarde en los tejidos; y algo que saben muy bien los entrenadores deportivos es que tras una estancia en alta montaña, donde el aire se enrarece y cuesta horrores respirar, el organismo reacciona aumentando el número de los eritrocitos y la concentración de hemoglobina en estos.

¿Por qué si no antes de los campeonatos importantes los entrenadores de futbol acostumbran a hacer “concentraciones” en países como Suiza o Austria? Para que sus jugadores obtengan facilmente un plus de resistencia y velocidad sin necesidad de doparse, semejante a lo que hacen algunos ciclistas corruptos que se ahorran el hotel inyectandose ellos mismos grandes cantidades de eritrocitos antes de cada carrera. Pero esto último no es natural, es dopaje con todas las letras y se acaba pagando caro, ya sea en los tribunales o con la vida. No sería el primer ciclista que muere tirado en medio de la carretera por una embolia, o días después por hepatitis.

Y en segundo lugar, regresando al tema, la densidad y la viscosidad del agua son incomparablemente mayores a las del aire. Según las leyes de la mecánica de fluidos, la presión necesaria para impulsar un fluido a través de un conducto es directamente proporcional a la densidad y la viscosidad del propio fluido, del mismo modo que es muy fácil beberse un refresco con una pajita pero hacerlo con miel o mermelada es misión imposible.

Un tetrápodo que pretenda llenar y vaciar sus pulmones impulsando agua a través de las vías respiratorias, deberá ejercer una fuerza mayor en cada movimiento de lo que sería necesaria si solo tuviera que mover aire. Los músculos ventilatorios, como los intercostales y el diafragma de los mamíferos, habrán de estar mucho más desarrollados si se pretende mantener el suficiente ritmo de inspiración y espiración.

La respiración de Ariel dará que hablar, puedo asegurarlo

Incluso con una sangre enriquecida en glóbulos rojos bien atiborrados de hemoglobina y músculos ventilatorios fuertes de verdad, dudo mucho que un tetrápodo homeotermo logre obtener todo el oxígeno que requiere para mantener constante su temperatura corporal. Generar calor interno resulta muy costoso, y un animal de sangre caliente no llegaría muy lejos a menos que encontrase otras alternativas metabólicas que redujeran el consumo de oxígeno. Ya veremos este asunto más adelante cuando sigamos con la Anatomía de la Sirenita. Quedaos de momento con esta idea.

Para terminar, y regresando finalmente a delfines y compañía, existe un motivo evidente por el cual estos animales nunca adaptaron sus pulmones a la respiración subacuática. Sencillamente porque no es necesario.

El no poder alejarse demasiado de la superficie del agua es una nimiedad pues, al fin y al cabo, la mayor parte de las presas y de la biomasa marina se encuentra a poca profundidad. De hecho, desde que los cetáceos aparecieron a principios del Terciario han sabido explotar los recursos que brinda el océano con eficacia y se han mantenido durante 50 millones de años en la cúspide de las cadenas tróficas marinas sin que nadie se atreva a toserles (excepto quizás los humanos); y en su día, los grandes reptiles marinos también disfrutaron de un éxito similar.

¿Quién querría respirar bajo el agua teniendo todo el océano a sus pies?