Los lagartos tegu y los orígenes de la endotermia

Salvator merianae (Fotografía de Bjørn Christian Tørrissen en Wikipedia)
Salvator merianae (Fotografía de Bjørn Christian Tørrissen en Wikipedia)

Durante la mayor parte del año, los lagartos tegu (Salvator merianae) mantienen la misma temperatura corporal que la cavidad o nido en el que se encuentran; se comportan, por lo tanto, como auténticos ectotermos. Sin embargo, durante la época reproductiva son capaces de mantener una temperatura significativamente mayor, hasta 10ºC más alta que la del entorno. Además, esa diferencia de temperatura no la adquieren porque mantengan el calor que captan durante los periodos en que se exponen al sol con ese propósito durante las horas diurnas; esto es, no es consecuencia de la inercia térmica tras la exposición al sol. Tiene su origen, por un lado, en una elevación del metabolismo y, por el otro, en la capacidad para evitar perder ese calor de origen metabólico.

Los lagartos tegu viven en las llanuras al este de los Andes en zonas templadas y subtropicales. Durante parte del otoño y el invierno hibernan en sus huras, y tras la hibernación, cuando llega la primavera, comienza su periodo reproductivo. En ese momento los machos experimentan una elevación en los niveles de testosterona, crecen sus gónadas y establecen sus territorios (en otras palabras: las tienen tiesas unos con otros); durante ese periodo, incluso, no se alimentan. Tras el periodo reproductivo reducen su actividad, comen mucho y ganan masa corporal antes de volver a hibernar. Las hembras, por su parte, cuando finalizan la hibernación son fecundadas y van acumulando reservas energéticas en los huevos. La puesta representa del orden del 40% de su masa corporal. Una vez han puesto los huevos, permanecen alrededor de 75 días incubándolos y casi sin alimentarse. Durante el periodo reproductor se exponen con frecuencia al sol durante el día y eso les ayuda a mantener una temperatura corporal elevada, pero durante la noche, cuando los efectos de ese calentamiento ya se han disipado, son capaces de mantener su temperatura hasta 10ºC por encima de la de la cavidad en la que pernoctan y, llegado el momento ponen los huevos y los incuban. Esa diferencia entre la temperatura corporal y la del entorno resulta seguramente ventajosa para el desarrollo gametogénico de los lagartos adultos y para que los embriones incubados por la madre se desarrollen en plazos de tiempo adecuados.

Dado que apenas se alimentan durante el periodo reproductor, el calor corporal que provoca la elevación de la temperatura no puede tener su origen en la denominada acción dinámica específica del alimento –o sea, no es el calor liberado por efecto de la asimilación de proteínas- ni tampoco se produce porque los lagartos desarrollen algún tipo de actividad física. Esta posibilidad había sido observada antes en la pitón diamante (Morelia spilota), que eleva su temperatura corporal hasta 13ºC durante la incubación de los huevos gracias a una termogénesis de origen muscular. También es el método, junto con un patrón circulatorio especial, al que recurre el pez luna real para elevar la temperatura de la sangre que riega sus vísceras, corazón, encéfalo y ojos. Pero no es la actividad muscular la responsable de la elevación térmica de los lagartos tegus.

En estos lagartos la endotermia es el resultado de una elevación metabólica de carácter puramente termogénico; esto es, se trata de una elevación cuyo único objeto aparente es producir calor. Y además, aunque carecen de elementos anatómicos aislantes –como el plumaje de aves o el pelaje de mamíferos- son capaces de evitar la pérdida de ese calor mediante algún dispositivo aislante, seguramente relacionado con el control de la circulación periférica. Quiere esto decir que en determinada época del año, que corresponde a aquélla en la que se encuentra produciendo e incubando los huevos, eleva su temperatura corporal gracias a mecanismos propios de los demás organismos endotérmicos. Los lagartos tegus no son, pues, endotermos típicos, ya que durante la mayor parte del año su principal fuente de calor corporal es el entorno, pero tampoco se trata de organismos ectotermos normales, ya que hay una época del año –la reproductiva- durante la cual su calor corporal no procede principalmente del entorno sino que tiene origen endógeno: su propio metabolismo.

Imágenes térmicas en infrarrojo de los lagartos tegu de este estudio
Imágenes térmicas en infrarrojo de los lagartos tegu de este estudio

Como hemos podido ver (pez luna, pitón diamante), este no es el único representante (parcialmente) endotermo de un grupo en el que la mayoría de especies no lo son. Pero el descubrimiento de este caso tiene un significado especial, pues es relevante en el debate sobre el origen de la endotermia. La mayor parte de los mamíferos y las aves comparten ese rasgo fisiológico, aunque los linajes de ambos grupos se separaron hace 320 millones de años, cuando la endotermia, que sepamos, aún no había aparecido. Al respecto, y aunque se trata de un enigma no resuelto, se han propuesto diferentes hipótesis concernientes a las presiones selectivas que favorecieron su aparición. Algunos han propuesto que proporciona una mayor capacidad aeróbica, lo que permitiría desarrollar determinadas actividades con mayor intensidad y celeridad. Otros han apuntado la posibilidad de que surgiese porque permitía mantener una actividad nocturna más alta y explotar, gracias a ella, nichos inaccesibles a los ectotermos, muy condicionados por el frío. También se ha sugerido que la endotermia sólo fue posible en animales de gran tamaño, que podían beneficiarse de una muy superior inercia térmica que los pequeños, pero ese factor no constituiría una presión selectiva sino, más bien, una condición de posibilidad; el hecho de que haya animales ectotermos de gran tamaño, como los varanos o grandes peces, por ejemplo, es una indicación de que el tamaño, por sí mismo, no explica la endotermia. Por otro lado, los lagartos tegu vienen a tener alrededor de 2 kg, una masa muy pequeña como para pensar que ese puede ser un factor crítico. También se ha propuesto que la endotermia, con sus elevadas tasas metabólicas acompañantes, reporta ventajas a la hora de eliminar el exceso de carbono que resultaría de la necesidad de ingerir mucho alimento vegetal para poder obtener el nitrógeno necesario; según esa hipótesis la endotermia habría surgido en herbívoros. Y recientemente se ha propuesto la hipótesis de que podría estar ligada a la actividad reproductiva y al cuidado parental de las puestas o de las camadas. De acuerdo con esta última idea, la elevación de la temperatura corporal habría sido al principio un “subproducto” de tasas metabólicas elevadas al servicio de las actividades de síntesis de gametos y gónadas, pero que posteriormente se habrían mantenido altas también durante el periodo de incubación (algunos reptiles y aves) o de gestación (mamíferos) por las ventajas que la alta temperatura corporal y las elevadas tasas metabólicas que aquéllas llevan emparejadas supondrían para el desarrollo rápido de los tejidos y órganos de la progenie.

El descubrimiento de la endotermia facultativa en el lagarto tegu apoya la hipótesis de que la capacidad para controlar la temperatura corporal durante el periodo reproductor fue el factor que favoreció la aparición de la endotermia en aves y mamíferos. Hay que recordar que la endotermia es condición necesaria de la homeotermia o, expresado de otra forma, que sin la capacidad para generar la mayor parte del calor que conserva el organismo no es posible ejercer un control suficiente sobre la temperatura corporal. No obstante, al valorar estas cuestiones, conviene tener presente que cada vez se difuminan más las fronteras entre endotermia y ectotermia, porque hay una gran variedad de situaciones intermedias. Hay mamíferos que hibernan y reducen drásticamente su temperatura corporal en el estado de letargo, atunes y otros grandes peces con heterotermia regional, el pez luna real con un grado considerable de endotermia; es muy posible que ya en el Cretácico (entre 145 y 66 M años atrás) hubiera reptiles con capacidad para regular su temperatura corporal, y a ellos se unen ahora los lagartos tegu con su endotermia parcial, configurándose un panorama que se nos presenta cada vez más diverso. Así las cosas, lo más probable es que no quepa hablar de un único origen de la endotermia o de un único tipo de presiones selectivas que la hayan favorecido. Han podido ser, de hecho, variados los factores -y en cada caso diferentes- los que han conducido a que aves y mamíferos sean mayoritariamente endotermos y a que ese rasgo haya aparecido de forma parcial en diferentes grupos o especies.

 

Referencia: Glenn J. Tattersall, Cleo A. C. Leite, Colin E. Sanders, Viviana Cadena, Denis V. Andrade, Augusto S. Abe y William K. Milsom (2016): “Seasonal reproductive endothermy in tegu lizards” Science Advances, 2 (doi: 10.1126/sciadv.1500951)



29 Comentarios

  1. La temperatura es una medida de la vibración local, consecuencia del movimiento en una red que conecta todo, y que es la estructura física de todas las cosas y seres

    Aunque una variación de temperatura tenga lugar en un animal, no significa que el animal intencionadamente modifique su temperatura interna, para favorecer sus procesos fisiológicos. La temperatura es una consecuencia de los procesos físicos, no hay una intención biológica en la variación de la temperatura corporal, sino que tiene unicamente su origen dentro del nivel físico.

    Luego no es correcto decir que los animales regulan su temperatura, sino que los procesos físicos que se desarrollan en metabolismo modifican la temperatura corporal.

    1. Decir “los animales regulan su temperatura corporal” es correcto, aunque no obedezca a una intención. Disponen de sistemas de control mediante los cuales se producen ajustes en variables fisiológicas que tienen como consecuencia que la temperatura se eleva o se regula, o lo que demonios ocurra. Y disponen de esos sistemas porque ha habido presiones selectivas que han favorecido su aparición.
      No comparto la idea de que ha de limitarse el uso del lenguaje de la forma que indica en su nota.

      1. Tengo la opinión que en la frase “los animales regulan su temperatura corporal”, se sobreentiende que hay animales que gestionan su temperatura, como si tuvieran un termostato para acondicionar su temperatura corporal.
        No hay intencionalidad, pero se asumen que hay un mecanismo de control, que puede ser utilizado de manera consciente. Ésta consideración no propone intención alguna, sin embargo hay un mecanismo para hacer efectivo una intención consciente.

        Pienso que no hay tal mecanismo de control, y tengo la idea que la temperatura de los animales corresponde simplemente a los proceso de los movimientos que suceden en la estructura física de su cuerpo.

        Para mí, los animales no están dotados de un mecanismo de control de su temperatura, es la evolución del sistema físico que es su cuerpo, él que materializa esos cambios. No hay control consciente o semiconsciente, sino una estructura física corporal que por sus características y movimientos produce variaciones de temperatura.

        Quizá no tenemos ningún control sobre lo que somos, y nuestra única libertad está en cumplir la función física que somos, en un entrono con distintas posibilidades.

        Por cierto, la evolución para mí no tiene propósito, luego hacer referencia a competiciones selectivas que contienen implícito el propósito de ganar o de vencer, es una teoría que asigna una emoción humana a la realización de las transformaciones de los seres y cosas.

        Un saludo

        1. Sobreentiendes algo que no es. La intencionalidad no forma parte de la definición del verbo “regular”. Así, por ejemplo, un termostato regula la temperatura de una habitación, pero éste no tiene intencionalidad. La limitación al lenguaje que propones haría que éste fuera mucho más enrevesado, y desde luego incómodo, porque cada vez que dijeramos “regular”, tendríamos que retroceder para conocer el sujeto a aquél que tenía intencionalidad, y además no podríamos usarlo en caso de que dicho sujeto no existiese.

          Una limitación innecesaria desde mi punto de vista.

          PD: un par de ejemplos sobre cosas que no podríamos decir si te hiciéramos caso:
          1.- Esta válvula regula la entrada de agua en la tubería. (Tendríamos que decir “el dueño de esta valvula regula, a través de ella, el flujo de agua en la tubería”)
          2.- Este semáforo regula el tráfico. (Tendríamos que decir “El encargado de tráfico del ayuntamiento regula el tráfico mediante el uso de este semáforo”)

          1. Para mí no se trata de un tema lingüístico, sino de la valoración biológica que dotan a los animales de mecanismos concretos, que se encargan de regular la temperatura de su cuerpo.
            Sostengo que no hay tales mecanismos concretos, y por tanto no hay medio especifico para controlar la temperatura de forma consciente o inconsciente.

            La conservación y las variaciones de la temperatura corporal, en principio dependen del ambiente, pues el intercambio térmico entre el ambiente y el cuerpo de un animal, es fundamental para su cuerpo, y un cambio drástico en la temperatura ambiental puede acabar con la vida del animal, sin que éste pueda hacer nada.
            Luego el factor exterior domina la temperatura del cuerpo. El intercambio térmico no se puede controlar, sucede de manera inexorable entre el cuerpo animal y el ambiente que le rodea.

            En el aspecto endógeno sucede algo similar, hay una actividad metabólica propia del sistema físico-químico del cuerpo animal; siendo el regulador natural, el intercambio térmico y las cualidades térmicas del conjunto de cada parte del cuerpo.

            Para mí no hay un mecanismo especifico que controle la temperatura, la temperatura es intercambio global de energía entre medios o sistemas.

          2. Ahora cambias tu problema lingüístico por otro que nada tiene que ver, y que además niega lo evidente (no podrías tener fiebre según tus argumentos). A veces es mejor reconocer tus errores en lugar de usar un montón de argumentos enrevesados con apenas sentido para hacer una huida hacia delante.

          3. astrolfo
            ¿Cuál es lo evidente que niego?
            ¿Por qué con mis argumentos no es posible tener fiebre?
            ¿En que están errados y faltos de sentidos mis argumentos?
            Un saludo

          4. Tienes la opinión de que los animales homeotermos no tienen un mecanismo que regule su temperatura. Los animales homeotermos regulan su temperatura (hecho comprobado) luego tú opinión es irrelevante.

            Si los animales homeotermos no regulan su temperatura no pueden tener fiebre, porque no habría una temperatura de referencia.

            Por último, nadie he dicho que los mecanismos reguladores de los animales homeotermos no cumplan las leyes de la termodinámica. Eso es algo que has dicho tú, y que tendrías que explicar por qué.

          5. astrolfo
            Que un cuerpo tenga una temperatura mas o menos constante, no implica que tenga un mecanismo especifico que regule la temperatura, para que se mantenga constante.

            Y no hay demostración de un mecanismo corporal que mida la temperatura del cuerpo y controle partes del cuerpo para mantener una temperatura.

            Hay un actividad metabólica, reacciones quininas que se producen constantemente en el cuerpo, que propician una temperatura constante. Y hay un cuerpo que por su estructura física y composición, tiene una trasferencia de energía con su entrono, que permite que la temperatura se encuentre dentro en una margenes reducidos.

            La fiebre es una actividad metabólica anormal del cuerpo, reacciones químicas producidas por anomalías en los procesos del cuerpo.

            Los supuestos mecanismos reguladores de los animales homeotermos, no incumple las leyes de la termodinámica, no hacen eso, hacen que otras partes del cuerpo estén exentas de cumplirlas, porque asume que esas aparte no están implicadas en la transferencia de energía térmica, y eso es así porque no regulan la temperatura del cuerpo de forma independiente a cualquier mecanismo director.

          6. Te sigues enredando en argumentos vacuos. Los animales homeotermos regulan su temperatura y, puesto que existen cumplen las leyes de la Termodinámica. Todo lo que no te cuadre será, como he dicho en otra respuesta más abajo, una mala interpretación de la física del sistema.

            No pasa nada por reconocer cuando uno se equivoca. 😉

  2. Aunque una variación de temperatura tenga lugar en un animal, no significa que el animal intencionadamente modifique su temperatura interna, para favorecer sus procesos fisiológicos. La temperatura es una consecuencia de los procesos físicos, no hay una intención biológica en la variación de la temperatura corporal, sino que tiene unicamente su origen dentro del nivel físico.

    Luego no es correcto decir que los animales regulan su temperatura, sino que los procesos físicos que se desarrollan en el metabolismo modifican la temperatura corporal

  3. Entonces tampoco es correcto decir que mi perro respira, o que respira más (jadea) cuando corre y menos cuando duerme y, por tanto, regula su respiración para acomodarla a las necesidades de cada momento.
    No será el mejor ejemplo, pero lo suyo son ganas de buscarle tres pies al gato.

  4. Los animales homeotermos lo son porque regulan su temperatura corporal; lo pueden hacer porque disponen de un mecanismo de retroalimentación negativa cuyo origen se encuentra en termorreceptores periféricos y endógenos, termostato con un valor prefijado de temperatura “idónea”, y dispositivos varios que permiten aumentar la producción de calor y conservarlo, o disminuir la producción de calor y disiparlo. No es consciente; no hay, por lo tanto, intención; pero hay mecanismo y actuaciones conducentes a que la temperatura se mantenga constante.

    1. Como he mencionado a Astrolfo, considero que no hay mecanismo específico para controlar la temperatura, y apoyo mis conclusiones en la termodinámica.
      Un saludo

        1. El conflicto de la termodinámica con el mecanismo que regular específicamente la temperatura, está en negar que existan procesos termodinámicos en el resto de los elementos físicos del cuerpo, que no tenga nada que ver con el mecanismo. Porque se considera al mecanismo regulador el único proceso determinante en la temperatura del cuerpo, luego los demás elementos del cuerpo no puede tener procesos termodinámicos, que quiten la exclusividad al mecanismo tremo-regulador.

          Un mecanismo especifico para controlar la temperatura corporal, supone que la termodinámica de los otros componentes del cuerpo no es independiente del mecanismo, y solo se produce cuando el mecanismo lo determina.

          Nunca me imagine que hubiese sistemas físicos con elementos que no cumple las leyes de la termodinámica.

          1. Decir que un animal homeotermo regula su temperatura no implica nada de lo que dices. Según tú, ¿también un termostato se salta las leyes de la termodinámica?

          2. astrolfo
            Un termostato que regule y determine la temperatura de las sistemas, incumple la termodinámica, porque hace que los sistemas no tenga propiedades termodinámicas independientes del termostato.

          3. Esto es muy sencillo: los termostatos existen. Todas las cosas que existen cumplen (que se sepa) las leyes de la Termodinámica, luego los termostatos cumplen las leyes de la Termodinámica.

            Todo lo que se no cuadre con eso no es más que una mala interpretación tuya sobre la física de los termostatos.

  5. Astrolfo

    ¿Vacuos?, mis argumentos pueden estar equivocados, pero vacíos no. Siempre que afirmo algo lo acompaño de una explicación que se base en evidencias y/o en razonamientos lógicos.
    Claro que mis explicaciones pueden contender equivocaciones y hasta desconocimiento; no lo descarto nunca; pero no son algo vacío.
    Quien quiera puede replicar mis afirmaciones con otras explicaciones, pues son las explicaciones las que dan validez o razón a las afirmaciones, no al contrario.

    Usted no replica mis explicaciones, afirma sin nada que apoye sus afirmaciones.

    Yo considero que no hay un mecanismo especifico que regule la temperatura del cuerpo, sostengo que el cuerpo en el conjunto que son su reacciones metabólicas, su estructura y composición física, y su relación con el entorno, son las causa de su temperatura; siendo las características de su funcionamiento las leyes de la termodinámica.

    ¿En qué se basa usted para afirmar lo contrario?

    Un saludo

    1. Lamento decirle que sus argumentos sí que son vacuos desde el punto de vista científico. Por ejemplo, decir “sostengo que el cuerpo en el conjunto que son su reacciones metabólicas, su estructura y composición física, y su relación con el entorno, son las causa de su temperatura” es algo vacuo, pues tal afirmación no explica nada sobre los animales de sangre caliente. La misma frase se podría decir para un planeta, o para una estrella (cambiando lógicamente la palabra “metabólicas” por otra cosa) o incluso para los animales no homeotermos luego ¿qué diferencia entonces a los seres homeotermos de los no homeotermos? Desde luego con su argumento usted no va a poder hacer semejante distinción, y de ahí la vacuidad de su explicación. De hecho, puedo rehacer su frase para que encaje en cualquier sistema y explicación física. Por ejemplo “Consideremos un sistema de esferas imantadas bajo la influencia de un campo magnético. Sostengo que el conjunto del sistema formado por las esferas y su relación de fuerzas con el campo magnético son los que generan las formas geométricas características que se puedan observar.” Con esa frase no se dice nada sobre el funcionamiento del sistema, más allá de que las relaciones físicas entre los elementos del sistema generan lo que se pueda observar, algo que es cierto para cualquier sistema, pero que no permite hacer predicciones; no nos dice si las esferas van a formar una geometría determinada. Por eso es una explicación vacua: no predice nada ni da información más allá de que la ciencia puede ser utilizada para describir el sistema.

      1. Como le he dicho todo el funcionamiento está sustentado en la termodinámica, en sistemas termodinámicos. Que es un modelo de estudio de sistemas.
        La diferencia entre animales homeotermos y no homeotermos, está en las diferencias de sus sistemas termodinámicos.
        ¿responde esta explicacion sus dudas?

        1. Pues no. Lo siento. Lo único que dices es que las diferencias termodinámicas de dos sistemas diferentes está en sus diferencias termodinámicas. Eso no es más que una afirmación general carente de valor científico. Es como decir, “los sistemas físicos evolucionan según las leyes físicas”. O “dos elementos químicos son diferentes porque su química es diferente”. Son frases que no son incorrectas, pero que no aportan ninguna información. No permiten saber qué diferencia a los animales homeotermos y no homeotermos; y tampoco permiten saber cómo evolucionan los sistemas físicos, o cómo distinguir un elemento químico de otro.

          1. ¡Vaya!, el modelo termodinámico no tiene capacidad para explicar nada.
            No explica la transferencia de temperatura entre cuerpos
            No explica que según sea el medio físico la temperatura se trasmite de distinta forma, por eso hay medios aislantes y conductores.
            No explica que hay un intercambio constante de temperatura entre sistemas.
            No explica como la variación de movimiento es transforma en una variación de temperatura y viceversa.

            No explica que esos procesos tenga lugar en animales, y que por esa causas tenga distintos sistema térmicos

          2. Lo que no explica nada es decir “esto lo explica la termodinámica” como si eso fuera suficiente, “Termodinámica” no es una palabra mágica que sólo con nombrarla explica cualquier problema relacionado con la transferencia de calor.

            Efectivamente, hay que usar la termodinámica cuando se intenta resolver un problema de este tipo, pero hay que decir cómo. Hay que explicar cuál es el modelo y el mecanismo que se propone. Y si sólo se dice “termodinámica” y se dicen frases genéricas sobre leyes termodinámicas y transmisión de calor, lo siento pero no es suficiente para explicar o rebatir nada.

  6. bosgosu : no desconozco por el tenor de tus argumentos de que sabes de lo que hablas , pero capto que te vas solo por el lado de la física , al universo de la física y sus leyes que se estudia desde el big bang , y que abarca todo el cosmos conocido , pero aquí se habla de la vida , de aquella fuerza vital de origen desconocido que aprovecha precisamente esas leyes (termodinámica por ejemplo) para llevar a cabo su cometido .

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Por Juan Ignacio Pérez
Publicado el ⌚ 2 febrero, 2016
Categoría(s): ✓ General