El origen de la capacidad de respirar aire

Se ha logrado identificar lo que parece ser el rasgo ancestral que permitió a los vertebrados adquirir la capacidad de respirar aire.

Para respirar aire con un pulmón, no sólo es necesario el propio pulmón, sino también una circuitería neural que sea sensible al dióxido de carbono. Esa circuitería neural permite que los organismos que respiran aire puedan absorber el oxígeno que las células necesitan para convertir los alimentos en energía, y expulsar el dióxido de carbono que se obtiene como desecho en dicho proceso.

El equipo de Michael Harris, de la Universidad de Alaska en Fairbanks, ha estado investigando el origen de los mecanismos que generan y controlan la respiración. Él y sus colegas creen ahora que la base para la capacidad de respirar aire probablemente se desarrolló en un antiguo vertebrado que no tenía pulmón, pero que sí poseía un circuito neural sensible al dióxido de carbono.

Los investigadores buscaron, entre los fósiles vivientes conocidos, algún animal incapaz de respirar aire pero poseedor de un circuito neural sensible al dióxido de carbono que cumpliera alguna otra función que no fuese la de permitir respirar aire. Se les llama fósiles vivientes a especies muy antiguas y que apenas han experimentado cambios evolutivos, de modo que un individuo actual sea muy parecido a otro del pasado distante, actuando, hasta cierto punto, a modo de ejemplar de éste último.


Los investigadores centraron su atención en la lamprea, parecida a una anguila, que destaca, entre otros rasgos, por su boca redonda parecida a una ventosa con dientes. A la lamprea se la considera el más "primitivo" de los vertebrados, significando ello que esta criatura es la que menos modificaciones ha experimentado desde los primeros vertebrados. Por eso, puede servir como ejemplo bastante bueno de cómo eran en lo básico los primeros vertebrados. Las lampreas no tienen pulmones y no respiran aire. Durante su estado larvario, viven en agujeros cilíndricos cavados en el barro blando, y respiran y se alimentan bombeando agua a través de sus cuerpos. Cuando el barro o los desechos obstruyen el agujero de una lamprea, ésta se vale de una conducta similar a la de toser, para eyectar agua y desbloquear el agujero. En su cerebro hay un circuito neural sensible al dióxido de carbono que controla esa conducta.

Harris y sus colaboradores pensaron que la "tos" de la lamprea se parecía mucho a la respiración de aire vista en anfibios. Cuando el equipo midió la actividad nerviosa que normalmente estaría asociada con la respiración, encontró patrones que se asemejan a la respiración e identificó como tal al circuito neural sensible al dióxido de carbono.

La evolución hizo aparecer la capacidad de respirar aire en algunos peces del pasado, y permitió así que algunos vertebrados se trasladaran a tierra y que evolucionaran los reptiles, las aves y los mamíferos. Sin un circuito neural sensible al dióxido de carbono, la estructura que se convertiría en el pulmón podría no haber funcionado como tal.

Harris, así como sus colaboradoras Barbara Taylor y Megan Hoffman, también estudian el síndrome de muerte súbita del lactante, conocido también como síndrome infantil de muerte súbita, y esperan que un conocimiento más profundo del origen evolutivo de la respiración aporte nuevos datos para su investigación sobre dicho síndrome, acerca del cual hay todavía bastantes preguntas sin respuesta.

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