Los cefalópodos tienen una larga historia detrás. Antes de la aparición de los peces ellos eran los depredadores por excelencia en los mares. Eran los animales que desarrollaban mayores niveles de actividad en los océanos. Pero surgieron los peces, los primeros vertebrados, y se convirtieron en los verdaderos dueños del mar. Nada más aparecer, tuvieron un éxito enorme, y los cefalópodos quedaron relegados a un segundo plano.
Es muy posible que la clave de un éxito tan fulgurante radicase, en gran medida al menos, en el oxígeno, o mejor dicho, en los rasgos fisiológicos relacionados con la captación del oxígeno.
Los cefalópodos nadan de una forma muy especial y son, además, muy hábiles nadando, pero esa forma de nadar es muy poco eficiente si se compara con la de los peces. La natación mediante propulsión a chorro característica de los cefalópodos es muy cara. Consume mucha energía y mucho oxígeno. De hecho, para poder alcanzar la misma velocidad, un cefalópodo ha de consumir cuatro veces más oxígeno que un pez.
El tener que consumir más energía constituye una desventaja evidente cuando la disponibilidad de alimento es limitada, y ocurre que en la naturaleza casi siempre lo es. Pero en este caso, más que el alimento, quizás fue el oxígeno el elemento verdaderamente limitante. Sin quitar importancia ninguna a la mayor necesidad de alimento de los cefalópodos, el oxígeno puede constituir el problema más serio para los miembros de ese grupo, porque la capacidad de su sangre para transportarlo es muy inferior a la de los peces. Eso se debe a que la capacidad de oxígeno de la sangre, esto es, la concentración máxima que puede alcanzar el oxígeno en la sangre de un cefalópodo es la mitad que la de un pez. La capacidad de oxígeno de la sangre de los peces es de un 10% (por cada 100 ml de sangre puede llegar a contener, como mucho, 10 ml de O2), mientras que la de los cefalópodos es, tan solo, de un 5%. Como consecuencia de ello, los peces están mucho mejor dotados que los cefalópodos para captar el oxígeno del exterior y transportarlo a los tejidos.
El pigmento respiratorio de los cefalópodos es la hemocianina y el de los peces la hemoglobina. Por otro lado, los peces albergan la hemoglobina en el interior de los glóbulos rojos, pero la hemocianina de los cefalópodos se encuentra disuelta en el plasma sanguíneo. Por esa razón, los cefalópodos no podrían tener concentraciones mayores de hemocianina en sangre, porque al encontrarse el pigmento disuelto y no empaquetado en células ad hoc, la densidad de la sangre sería demasiado elevada y resultaría difícil y muy costoso impulsarla.
Resumiendo, los peces han alcanzado un enorme éxito en los mares debido a dos factores principales; por una parte por el modo de natación, tan eficiente, que desarrollaron, y por la otra, por las características de los pigmentos respiratorios, que propician una gran capacidad para transportar oxígeno. Se puede decir, en un sentido metafórico, por supuesto, que la capacidad natatoria y su pigmento respiratorio fueron las “armas” que permitieron a los peces destronar a los cefalópodos.
¿Cómo encajan en todo esto los artrópodos, más antiguos que ambos? Por ejemplo, el anomalocaris no se desplazaba por propulsión a chorro.
No sé qué quieres decir con «cómo encajan». Pero en cualquier caso, mis conocimientos de paleontología son tan anecdóticos que no me atrevería a dar una opinión. Todo lo que he escrito se basa en lo que sabemos de cómo funcionan ahora cefalópodos y peces, de sus condicionantes anatómico-funcionales en la natación y de sus sistemas de transferencia de oxígeno.
Mi pregunta iba por lo siguiente:
Dices que los peces desplazaron a los cefalópodos porque estos últimos usaban propulsión a chorro y tenían un pigmento respiratorio menos eficaz. Sin embargo, antes de los cefalópodos, los nadadores que dominaban los mares eran los artrópodos, que no usaban propulsión a chorro. ¿Los desplazaron los cefalópodos? ¿Por qué, si tenían una técnica natatoria peor?
No lo sé, Antonio. No sé lo suficiente de artrópodos como para poder valorar eso, pero supongo que habrían actuado otros factores. Puedo imaginar, por ejemplo, que el sistema nervioso de los cefalópodos es mucho más «poderoso» que el de los artrópodos, que permiten a los cefalópodos un comportamiento más complejo. No lo sé. Pueden haber sido factores y razones muy diversas.
Me surge una duda con la siguiente frase:
» La capacidad de oxígeno de la sangre de los peces es de un 10% (por cada 100 ml de sangre puede llegar a contener, como mucho, 10 ml de O2)».
¿Porcentaje de un gas disuelto en un liquido expresado en volumen? ¿No debería ser en masa?
Desconozco la razón por la que se expresa así, pero es como se hace. En fisiología utilizamos la medida «volúmenes por ciento». Es así como lo decimos. Y significa eso, el volumen de gas contenido en 100 ml de sangre. Y ese volumen puede ser de oxígeno disuelto (muy poco, no más de 0,8%, aunque depende la temperatura y de la concentración de otros solutos) o de oxígeno combinado con el pigmento. A veces, en vez de expresar la concentración en «volúmenes por ciento» lo hacemos en ml/l.
Destronaron a los cefalópodos? Nunca he entendido esto. No siguen aquí cin dys sistemas de respiración? Qué es ocupar el trono? Que hay más? Estos conceptos son un poco antropocéntricos y sin mucho insight en el proceso evolutivo. Por lo demás, salvo lo impreciso de hablar de % de volumenes en una mexcla gas líquido es un post muy entetenido e interesante
Los cefalópodos siguen aquí, claro, pero su importancia relativa es muy inferior a la que tenían cuando no habían aparecido los peces. Destronaron es un recurso narrativo; podrá ser más o menos elegante, pero expresa gráficamente la sustitución de unos animales por otros en los mares. Mi divulgación es antropocéntrica, deliberadamente antropocéntrica, y eso no tiene nada que ver con mi percepción, entendimiento o comprensión del proceso evolutivo, aunque concedo que puedo ser un completo ignorante de la biología y evolución de los animales, por supuesto.
No es en absoluto impreciso hablar de volúmenes %. No es una mezcla gas/líquido. Es una disolución o, si hay pigmento, es una combinación con las moléculas de aquél. Y si se tratase de CO2, además de la fracción disuelta y de la combinada con el pigmento habría otras fracciones, en forma de bicarbonato la principal. Pero insisto: no hay ninguna imprecisión en el uso de volúmenes por ciento; es igual de preciso que hablar de mililitros de O2 por litro de sangre. Son unidades con larga tradición en fisiología y absolutamente correctas.
Se trata de la especie que en cad nicho ecológico alcanza el rango Superpredador. Los artrópodos deben ir mudando su exoesqueleto de quitina y éso limita su tamaño máximo. Hasta el punto de que el centollo y el Homarus actuales son los más pesados artrópodos que han existido jamás. En ésto, «el tamaño sí que importa».
Cuando me refiero a que ciertos conceptos proporcionan una visión antropocéntrica de la evolución y que esto ofrece poco insight sobre el proceso evolutivo en absoluto quiero dar a entender nada sobre tu conocimiento de la biología y la evolución de los animales que doy por descontado que es excelente, sino en el receptor de esta forma de expresar los procesos evolutivos. Es decir, en los lectores del post. Esa forma de expresar los procesos evolutivos pueden conducir (y de hecho conducen) a los no versados en temas de evolución biológica, a pensar que existe una dirección, un destino, un fin en la evolución. Y no sé si tú tienes esta forma de “interpretar” la evolución pero no es la mía. Es más, lleva a pensar que somos la cumbre de la evolución y que todas las demás especies que han existido y existen lo son para llegar a nosotros. Y aunque esto podría interpretarse en términos “cuánticos” (permítaseme la licencia), en tanto en cuanto creamos la realidad al observarla, nos saca como seres humanos del pool del resto de los animales, de los seres vivos en general. Y esto es una interpretación del ser humano que me niego a aceptar, somos animales como los demás, evidentemente con nuestra unicidad y nuestras peculiaridades que nos hace humanos, pero conceptualmente similares a las que a un gato le hacen gato. Y esto creo que hace un flaco favor a la divulgación de la evolución (y del ser humano) y por eso hablo de antropocentrismo. ¿Qué te gusta dar un toque antropocéntrico a tus tareas de divulgación? Es tu derecho, qué duda cabe. Me “preocupa” el efecto que puede tener en los no familiarizados con estos conceptos. Y entre ellos incluyo no solo a público general, no biólogos, sino incluso a muchos biólogos (un título no hace al titulado) y afines. Cosas tan simples como la mutación preadaptativa he tenido que explicarlo muchas veces a personas con formaciones no tan alejadas de la biología (medicina, por ejemplo). Como yo la interpreto, la evolución es un cambio, no dirigido, casi de supervivencia que da lugar a la diversidad de seres vivos que ha habido, hay y habrá. Y si en mi estirpe se ha producido un cambio que ha dado lugar a la hemoglobina no es porque necesitase la hemoglobina, sino que aparece y entonces me aprovecho de que así cojo mejor el oxígeno del medio. Pero si no aparece, sigo viviendo con lo que tengo, la hemocianina o lo que sea. Y sobreviviré hasta que algún cambio ocurra en mi entorno que haga que con la hemocianina ya no puedo sobrevivir. Pero podría haber un cambio de otro tipo, y ocurrir que con la hemoglobina no sobreviva. Claramente, si hay cefalópodos es porque con lo que tienen les es suficiente para sobrevivir.
Es muy habitual entre personas no iniciadas en evolución pensar como humanos que somos en “decisiones” que toman las distintas especies para evolucionar. Y se habla de “desarrollan estrategias”, “generan estructuras, formas, moléculas,…”, como si hubiese una determinación previa para producir el cambio. Tal como hacemos los humanos, que pensamos, somos conscientes y reflexivos y con capacidad de abstracción y muchas otras cosas, para decidir cuál es la mejor manera de abordar, sortear o resolver un problema o una necesidad. Y he oído explicar así a profesores de biología el porqué de soluciones que los distintos seres vivos han “desarrollado”. Y esa forma antropocéntrica de explicar las cosas creo, sinceramente, que es muy peligrosa, en tanto en cuanto puede promover la asunción de conceptos “operativos”, que funcionan para entender cualquier proceso biológico, pero totalmente erróneos sobre lo que realmente ha ocurrido evolutivamente para llegar a ese proceso, a esa solución.
En cuanto al trono de la evolución, o tronos parciales, como narrativamente describes donde se encuentran los peces respecto a los cefalópodos, sigo sin entender muy bien qué significa eso. ¿Es que es un triunfo evolutivo que existan más especies de peces? ¿o más individuos? ¿Qué les hace ocupar ese trono? Por cualquiera de estos parámetros nos superan los invertebrados: más especies, más individuos,… Pero es que, aunque existiese ese trono (que me repugna intelectualmente), habría que ver si ha sido por los cambios evolutivos en la captación del oxígeno del agua, por las eficiencias en el desplazamiento, o por cualquier otra cosa. ¿No ha tenido nada que ver que sean vertebrados? ¿o que utilicen estrategias de supervivencia basadas, en muchos casos, en el número de individuos? ¿Y por qué no el conjunto de pequeños cambios que han ocurrido en la evolución de estas especies que, en cada cambio, puede haber supuesto pequeñas diferencias en fitnes y como resultado acumulado ha traído el estado actual de estas especies? Es difícil (retórico!) hacer experimentos en evolución, con lo que en muchos casos nos queda la interpretación, y eso, la interpretación, es algo cuando menos arriesgado.
Y para terminar, cuando me refiero a imprecisión en la expresión % de volúmenes, es por una limitación propia, no familiarizado con conceptos de fisiología, en la que sin dudas eres experto. No pongo en duda tampoco aquí que sea la forma “tradicional” de expresar los niveles de oxígeno en sangre. Pero si se expresa así, 10% del volumen de la sangre es oxígeno, quiere decir que si parto de 90 ml de sangre sin oxígeno, acabo con 100ml al cargarla de oxígeno? ¿Y si la captación del oxígeno por la hemoglobina, por disolución en el plasma, o unión a cualquier otra molécula altera la densidad de la sangre y por tanto su volumen? ¿Hay realmente 10 ml de oxígeno (líquido) en 100 ml de sangre cargada de oxígeno? Es decir, 11.41 gr de oxígeno por cada 100ml de sangre. Desde mis primeras lecciones de química y disoluciones aprendí que expresar ciertas disoluciones (o mezclas) en términos de volumen/volumen no era lo más preciso del mundo. Y más cuando lo que mezclo son sustancias que, a temperaturas y presiones “normales” tienen diferente estado, sólido/líquido o gas/sólido. Vamos, que no pongo en duda que expresar la concentración de oxígeno en sangre en % volúmenes sea lo habitual en fisiología, o incluso lo correcto. Pero para los no iniciados (o torpes como yo), es confuso, impreciso, insisto, por mis propias limitaciones. Y quizás las de algún otro lector de tu post.
Saludos
Normalmente suelo quejarme (en silencio) de que post de este tipo se me hacen demasiado cortos, siempre me quedo con ganas de más. Creo que la divulgación va dirigida, principalmente, a aficionados, neófitos, gente con conocimientos más bien básicos del tema. No cumpliría su función si no la pudiéramos entender y si a ello ayudan recursos narrativos y sesgos, bienvenidos sean. E igual de necesarias son las aclaraciones y/o críticas de los comentaristas. De todo y de todos se aprende. Gracias a unos y a otros.