La ventaja competitiva del calamar de Humboldt

Calamar de Humboldt (Fotografía: Rick Starr. Crédito: NOAA/CBNMS. - NOAA Photo Library: sanc1686)
Calamar de Humboldt (Fotografía: Rick Starr. Crédito: NOAA/CBNMS. – NOAA Photo Library: sanc1686)

El calamar de Humboldt está capacitado para permanecer durante periodos relativamente largos de tiempo en aguas hipóxicas; esto es, en aguas en las que la concentración de oxígeno es relativamente baja, muy inferior a la normal. Y eso le proporciona una clara ventaja competitiva.

La mayoría de los animales necesitan oxígeno. El oxígeno les es esencial en la vía metabólica que produce el ATP, que es la molécula que contiene la energía química que resulta de la transformación de las moléculas orgánicas (lípidos y carbohidratos, principalmente) en CO2 y agua, y que es posteriormente utilizada para desarrollar todo tipo de actividades biológicas (contracción muscular, transporte de sustancias, síntesis de nuevos tejidos, etc.). Hay animales que se las arreglan para obtener todo el oxígeno que necesitan incluso cuando su concentración en el medio respiratorio es baja. Ponen en juego mecanismos especiales a tal efecto.

Otros animales, por el contrario, recurren a la activación de vías anaerobias, que son rutas metabólicas que no necesitan el concurso del oxígeno. El problema es que esas rutas son de bajo rendimiento energético; o sea, dan lugar a menor producción de ATP. Además, hay animales que carecen de las enzimas metabólicas necesarias para que esas vías puedan funcionar. Los animales que desarrollan altos niveles de actividad necesitan mucho oxígeno y por lo tanto, no pueden vivir en situaciones de anoxia.

El calamar de Humboldt no es tan grande como el calamar gigante ni como el calamar colosal, pero no es un animal pequeño, ni mucho menos. Puede llegar a alcanzar 2 m de longitud y 50 kg de peso. Su nombre científico es Dosidicus gigas y es un poderoso depredador capaz de desplazarse a gran velocidad gracias a la propulsión a chorro que utilizan los cefalópodos. Es muy activo; además de las grandes migraciones estacionales, también realiza desplazamientos verticales de duración más corta. Al subir y bajar en el océano se encuentra con frecuencia con masas de agua de bajo contenido en oxígeno (<5 µM) y llega a permanecer en ellas durante horas. Además, es más fácil que se encuentre con aguas hipóxicas en áreas de alta producción biológica. A las masas de agua de baja concentración de oxígeno se las denomina “capas de mínimo oxígeno”.

Calamar de Humboldt atraído por las luces de un vehículo submarino (Imagen cortesía de NOAA/MBARI 2006).
Calamar de Humboldt atraído por las luces de un vehículo submarino (Imagen cortesía de NOAA/MBARI 2006).

Los grandes depredadores pelágicos, como el pez espada, el atún o el pez vela evitan las aguas hipóxicas. Son muy activos, y no toleran concentraciones de oxígeno inferiores a 150 µM; esa es, aproximadamente, su concentración umbral. Al no penetrar en esas aguas, han de permanecer en las capas superiores o superficiales.

Es verdaderamente sorprendente que el calamar de Humboldt no se vea limitado del mismo modo que sus competidores pelágicos. En principio, lo lógico sería que se viera, incluso, más limitado que aquéllos, porque son animales con una alta tasa metabólica. Ese mayor metabolismo es un rasgo común a los animales que utilizan la propulsión a chorro para moverse, ya que es un procedimiento de baja eficiencia energética. En general, es mucho más eficiente el modo de nadar de los peces; esto es, los peces necesitan menos energía y menos oxígeno que los cefalópodos para recorrer una determinada distancia. Al ser animales con una tasa metabólica alta, altas son, también, sus necesidades de oxígeno. Por esa razón, su pigmento respiratorio (hemocianina) ha de tener baja afinidad por el oxígeno. Si tuviera alta afinidad no liberaría el oxígeno con facilidad al llegar la sangre, procedente de la branquia, a los tejidos, de manera que tendería a quedarse con una fracción demasiado alta. Pero eso tiene una clara contrapartida ya que a los pigmentos de baja afinidad también les cuesta más captar el oxígeno del medio respiratorio. En aguas normóxicas (con concentración de oxígeno normal) un pigmento de baja afinidad no supone ningún problema; pero en aguas hipóxicas puede haber graves dificultades, pues difícilmente se cargará de oxígeno un pigmento de esas características. Por todo ello, la mayoría de los calamares no toleran las condiciones de hipoxia, ya que en ellas son incapaces de conseguir el oxígeno que necesitan.

Sin embargo, el calamar de Humboldt, como hemos visto, constituye una excepción, pues penetra en aguas de baja concentración de oxígeno y permanece en ellas durante horas. Bajo esas condiciones reduce muy notablemente el consumo de oxígeno y recurre a vías metabólicas anaerobias. Son vías en las que cada mol glucosil rinde tres moles de ATP[1] y su producto final es la octopina[2]. Bajo esas condiciones desarrolla menor actividad, pero todavía es capaz de atrapar presas. Las presas que consigue son peces que toleran bien la hipoxia, pero que desarrollan una actividad muy reducida. Seguramente hay muchos menos peces en aguas hipóxicas que aguas normóxicas, pero a pesar de haber menos, el calamar de Humboldt le saca un buen partido a la capacidad de permanecer bajo esas condiciones, ya que es el único de los grandes depredadores del mar capaz de hacer frente a condiciones de hipoxia. Por lo tanto, dispone de una clara ventaja con respecto a sus competidores, ya que la competencia que le pudieran hacer la evita gracias a la posibilidad de utilizar vías anaerobias para obtener el ATP.

Fuente: Rui Rosa y Brad A. Seibel (2010): “Metabolic physiology of the Humboldt squid, Dosidicus gigas: Implications for vertical migration in a pronounced oxygen minimum zone”. Progress in Oceanography 86: 72–80.

[1] Recordemos que la vía aerobia (glucolisis, seguida de ciclo de Krebs y cadena respiratoria) rinde 36 moles de ATP por mol de grupo glucosil utilizado.

[2] En el mundo animal hay gran variedad de vías anaerobias y sus productos terminales son también muy variados. La mayor parte de los lectores sabrán de la vía del lactato, que es la característica de los animales vertebrados. Se llama vía del lactato porque esa molécula es su producto terminal. Pues bien, la octopina, molécula que pertenece al grupo de las opinas, es el producto terminal característico de las vías anaerobias propias de los cefalópodos que disponen de dichas vías.


7 Comentarios

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Andrés GuzmánAndrés Guzmán

Gracias por las entradas, son muy interesantes. Pregunta: ¿es un mol glucosil lo mismo que un mol de glucosa?

Juan Ignacio Pérez

Yo utilizo la palabra glucosil para referirme a la unidad estructural del glucógeno o el almidón. A casi todos los efectos son equivalentes, pero no es lo mismo.

AntonioAntonio

Algunos animales que viven en ambientes hipóxicos, como la rata topo desnuda, viven mucho más que las especies emparentadas que viven en ambientes con niveles más altos de oxígeno. ¿Pasa lo mismo con este calamar?

Juan Ignacio Pérez

No lo sé, porque no sé cuánto vive. Dado su tamaño, será relativamente longevo para ser cefalópodo. Pero no hay ninguna razón que permita relacionar la longevidad con la hipoxia ambiental. Al menos a mí no se me ocurre.

Juan Ignacio Pérez

En el primer artículo yo no veo relación entre hipoxia y longevidad. Lo que he entendido es que la rata topo desnuda tiene una serie de mutaciones que protegen a su genoma de daños que suele sufrir a causa de las condiciones de hipoxia. A mi juicio son cosas diferentes. Aunque de esos temas (genéticos) no tengo la menor idea.
El segundo artículo sí se refiere a que las condiciones de hipoxia acaban provocando mayor longevidad, aparentemente (si me he enterado) mediada por una menor respiración mitocondrial.
Es la primera noticia que tengo de ese fenómeno, y me resulta extraño. Pero ya veremos.

AntonioAntonio

El primer enlace hace referencia a la hormesis. Los animales que se mueven a menudo entre ambientes hipóxicos y no hipóxicos sufren más daño genético debido a los radicales libres. Eso hace que la evolución los dote de mecanismos de reparación genética más numerosos o eficaces. Esto, a su vez, los hace más resistentes al cáncer en general (no sólo al debido a los radicales libres) y por tanto más longevos. También afirman que el daño genético está implicado, además de en el cáncer, en el envejecimiento en general, aunque en eso no estoy de acuerdo.

Supongo que no habrá muchos estudios sobre la longevidad de estos calamares.

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