La evolución de los sistemas respiratorios (y 3). Los pulmones.

Con este post terminamos esta serie divulgativa sobre la evolución de los sistemas respiratorios en el reino animal. En esta ocasión hablamos de los pulmones, el sistema más evolucionado de todos los que ha ido creando la naturaleza.

Ventajas frente a otros sistemas respiratorios.

Los pulmones son cavidades internas en las que se absorbe el oxígeno contenido en el aire. Tienen una desventaja si se los compara con las branquias: desde el punto de vista de la difusión, es más eficiente tener un flujo continuo a través de la superficie respiratoria. Sin embargo, el aire es una fuente de oxígeno muy superior el agua; 21% del aire de la atmósfera actual es oxígeno, comparado con el 0,5% por volumen de agua a 15°C. No solo debe procesarse más agua para obtener una cantidad dada de oxígeno, sino que el agua tiene además una viscosidad mucho mucho más elevada que el aire. Un pez gasta hasta el 20% de su energía en el trabajo muscular asociado con la respiración, mientras que un organismo que respira aire gasta solamente entre el 1 y el 2% de su energía en la respiración. Además, el oxígeno se difunde aproximadamente 300.000 veces más rápido en el aire que en el agua, por tanto, puede obtenerse mucho más rápidamente del aire a medida que es utilizado por los organismos que respiran.

Los pulmones no son esenciales para respirar el aire, pues las lombrices de tierra son respiradores de aire. Sin embargo, la ventaja abrumadora de los pulmones es que las superficies respiratorias pueden mantenerse húmedas sin que se produzca una pérdida grande de agua por evaporación. Aunque los pulmones son fundamentalmente una «invención» de los vertebrados, se los encuentra en algunos invertebrados. Los caracoles terrestres han desarrollado independientemente pulmones que son notablemente similares a los de algunos anfibios.

Evolución

Algunos peces primitivos tenían pulmones y branquias a la vez, aunque estos pulmones solo eran eficientes para desempañar no más que la función de estructuras respiratorias accesorias. Probablemente fueron una adaptación especial a la vida del agua dulce que, a diferencia del agua de mar, puede estancarse (quedar vaciada de oxígeno). Todavía todavía existen unas pocas especies de peces pulmonados que, subiendo a la superficie el incorporando bocanadas de aire a sus pulmones, pueden vivir en agua que no contiene suficiente oxígeno para mantener la vida de otros peces.

Los anfibios y los reptiles tienen pulmones relativamente simples, con pequeñas áreas superficiales internas, aunque sus pulmones son mucho más grandes y más complejos que los de los peces pulmonados. Los pulmones de estos últimos se desarrollan directamente a partir de la faringe, que es la porción posterior de la cavidad bucal y que llega al tubo digestivo. En los anfibios, reptiles y otros vertebrados que respiran aire vemos la evolución del garguero o tráquea protegida por un mecanismo de válvula, la glotis y las ventanas nasales, que le permiten al animal respirar con la boca cerrada. Los anfibios todavía dependen en gran medida de su piel para el intercambio gaseoso, pero los reptiles respiran casi enteramente por sus pulmones.

Un rasgo importante de los pulmones de todos los vertebrados es que el intercambio de aire con la atmósfera ocurre por flujo global, como resultado de cambios en el volumen pulmonar. Éstos pulmones se conocen como pulmones de ventilación. Las ranas tragan aire y fuerzan su ingreso a los pulmones con un movimiento de deglución; luego abren la glotis y permiten que el aire salga nuevamente. En los reptiles, aves y mamíferos el aire entra y sale de los pulmones como consecuencia de cambios en el tamaño de la cavidad torácica, producidos por contracciones y relajaciones musculares.