La evolución de los sistemas respiratorios (2). Las branquias.
Seguimos con nuestra serie sobre la evolución de los sistemas respiratorios en el reino animal.
Las branquias y los pulmones son otros modos de incrementar la superficie respiratoria. Las branquias usualmente son evaginaciones, mientras que los pulmones son invaginaciones, o cavidades. La superficie respiratoria de la branquia, parecida a la de la lombriz de tierra, es una capa unicelular, expuesta al ambiente de un lado y a los vasos del sistema circulatorio del otro. Las capas de tejido branquial pueden estar extendidas en un plano, apiladas, o formar distintos tipos de circunvalaciones. La branquia de una ostra, por ejemplo, tiene la forma de un radiador accionado por vapor de agua (que también ha sido diseñado para ofrecer una relación alta de la superficie al volumen).
Las primeras branquias como sistemas respiratorios complejos
Se cree que las branquias de los vertebrados se originó primariamente como un dispositivo para la alimentación y posteriormente se convertirían en sistemas respiratorios. Los vertebrados primitivos respiraban principalmente a través de su piel. Filtraban el agua hacia sus bocas y la expulsaban a través de lo que conocemos ahora como sus hendiduras branquiales, extrayendo los trocitos de materia orgánica del flujo de agua. Branchiostoma, que según se cree se parece mucho a los vertebrados ancestrales, se alimenta de esta manera.
Durante el curso del tiempo, entraron en acción numerosas presiones selectivas relacionadas principalmente con la depredación. Como consecuencia, hubo una tendencia a incrementar el grosor de la piel, inclusive a blindarla o cubrirla con escamas. Una piel de este tipo, por supuesto, no es útil para propósitos respiratorios. Al mismo tiempo operaban fuerzas relacionadas que originaban animales de mayor tamaño y más rápidos y, por consiguiente, más eficientes para capturar presas y para escapar de los depredadores. Éstos animales tenían requerimientos energéticos más altos y, en consecuencia, requerimientos de oxígeno más altos. Éstos problemas se solucionaron «capturando» a las branquias para un nuevo propósito: el intercambio respiratorio. El área superficial y el abastecimiento de sangre del epitelio branquial se han incrementado lentamente a lo largo de milenios. La branquia moderna es el resultado de este proceso evolutivo.
Las branquias de los peces
En la mayoría de los peces el agua (en la que el oxígeno está disuelto) es bombeada al interior de la boca por las oscilaciones de la cubierta ósea de las branquias y fluye hacia afuera a través de las branquias. En las branquias de los peces los vasos de la circulación están dispuestos de modo tal que la sangre es bombeada a través de ellos en dirección opuesta a la del agua que contiene oxígeno. Esta disposición de contracorriente da como resultado una transferencia de oxígeno a la sangre mucho más eficiente que si está fluyese en la misma dirección que el agua. Además, el pez puede regular la tasa de flujo de agua, y a veces ayudarla, abriendo y cerrando su boca. Los nadadores rápidos, como la caballa, obtiene suficiente oxígeno para satisfacer sus requerimientos energéticos manteniendo sus bocas abiertas cuando nadan. Como resultado de ello, el agua se mueve rápidamente sobre las branquias. Éstos peces dependen tanto de este método de respiración que si se mantienen en un acuario juego cualquier otro espacio de sus movimientos están limitados, se asfixiarán.
Fuente: Biología. Curtis & Barnes.
