Explorando nuestra tierra fluida

Introducción a las lombrices

La mayoría de la gente está familiarizada con las lombrices que se encuentran en el suelo del jardín. Aunque muchos tipos diferentes de animales son comúnmente agrupados como «lombrices», hay varios filos distintos que encajan en la categoría. Las lombrices suelen ser criaturas largas y delgadas que se desplazan eficazmente sin piernas. Los diferentes filos de gusanos presentan una gran variedad de tamaños, complejidad y estructura corporal. Los gusanos planos (phylum Platyhelminthes) son animales sencillos y ligeramente más complejos que un cnidario. Los gusanos redondos (phylum Nematoda) tienen un plan corporal ligeramente más complejo. Los gusanos segmentados (phylum Annelida) son los animales más complejos con planes corporales similares a los de los gusanos. Un estudio de los gusanos puede iluminar una posible historia de cómo evolucionaron algunos sistemas de órganos y características corporales.

Los gusanos son animales invertebrados con simetría bilateral. Los gusanos tienen un extremo anterior (cabeza) definido y un extremo posterior (cola). La superficie ventral de los gusanos y otros organismos es la parte inferior del cuerpo, a menudo la más cercana al suelo. La superficie dorsal se encuentra en la parte superior del cuerpo, de cara al cielo. Las superficies laterales se encuentran en los lados izquierdo y derecho del cuerpo. La figura 3.35 compara la simetría bilateral en un tiburón ballena y en un gusano nadador. Los órganos para percibir la luz, el tacto y el olfato se concentran en la cabeza de los gusanos. Pueden detectar los tipos de entorno que encuentran moviéndose en dirección anterior.

Hay seis características y sistemas que revelan una complejidad evolutiva en la estructura corporal de la mayoría de los gusanos:

1. un mesodermo, una capa corporal intermedia entre las capas de tejido interno (endodermo) y externo (ectodermo) que forma el tejido muscular
2. un sistema nervioso central guiado por un «cerebro»
3. un sistema excretor para eliminar algunos tipos de productos de desecho
4. un sistema digestivo completo, desde una boca anterior hasta un ano posterior
5. un celoma, una cavidad corporal entre el tubo digestivo y la pared corporal externa que está revestida de tejido
6. un sistema circulatorio que consiste en una serie de tubos (vasos) llenos de líquido (sangre) para transportar nutrientes disueltos, oxígeno y productos de desecho por todo el cuerpo de forma rápida y eficiente

Lombrices planas: Phylum Platyhelminthes

El phylum Platyhelminthes está formado por animales simples parecidos a gusanos llamados platelmintos (Fig. 3.36). El nombre Platyhelminthes (pronunciado «plat-ee-hel-MIN-theze») deriva de la raíz griega platy que significa plano y de la raíz griega helminth que significa gusano. Los platelmintos viven en la tierra, en el agua dulce, en el océano y dentro o sobre otros animales como parásitos (por ejemplo, las tenias). Los platelmintos parásitos que viven sobre o dentro de otros animales -incluidos los humanos- pueden dañar o incluso matar al organismo anfitrión. Los platelmintos no parasitarios de vida libre suelen medir menos de 10 centímetros. Las especies marinas viven enterradas en la arena o bajo las rocas en aguas poco profundas. Todos los platelmintos de vida libre son depredadores que cazan activamente para alimentarse. Algunos viven en simbiosis con cangrejos, almejas, ostras, camarones y percebes. Algunos platelmintos marinos tienen colores brillantes (Fig. 3.36 A) mientras que otros son monótonos y se mimetizan con el entorno (Fig. 3.36 B).









Los gusanos planos son más complejos que los cnidarios. Los cnidarios tienen dos capas de células, el ectodermo y el endodermo; los platelmintos tienen una capa intermedia llamada mesodermo entre las otras dos capas (Fig. 3.16). Esta capa adicional es importante porque sus células se especializan en un sistema muscular que permite al animal desplazarse. Empezando por los platelmintos, todos los animales que estudiaremos posteriormente tienen un mesodermo y un sistema muscular. Las células del ectodermo y del endodermo también están más organizadas que las células similares de los cnidarios. Por primera vez, vemos grupos de tejidos que han evolucionado para formar órganos, como los del sistema digestivo, nervioso y excretor.



Al igual que los cnidarios, los platelmintos tienen un sistema digestivo con una sola abertura en la cavidad digestiva, pero en los platelmintos marinos de vida independiente la cavidad se ramifica en todas las partes del cuerpo (Fig. 3.37 B). Estos platelmintos se alimentan a través de una faringe. La faringe es una pieza bucal larga y tubular que se extiende desde el cuerpo, rodea el alimento y lo desgarra en trozos muy finos (Fig. 3.37 C y D). Las células que recubren la cavidad digestiva terminan de digerir el alimento. A continuación, los nutrientes disueltos pasan a otras células del cuerpo. El alimento no digerido vuelve a salir por la boca, como en los cnidarios. Las tenias parasitarias suelen absorber sus nutrientes directamente del hospedador, mientras que los gusanos parásitos han conservado un sistema digestivo.



Como la mayoría de los animales autopropulsados, los platelmintos de vida independiente tienen un sistema nervioso central. El sistema nervioso central consiste en una masa de células nerviosas, llamada ganglio, (en organismos más complejos, el ganglio evoluciona hasta convertirse en un cerebro) en la parte anterior del cuerpo, y un cordón nervioso que se extiende desde el cerebro hacia el extremo posterior del cuerpo (Fig. 3.38). Las células sensoriales de la cabeza detectan los cambios en el entorno. En los platelmintos de vida libre, las células sensoriales que responden a la luz están agrupadas en dos puntos oculares en la cabeza. Las células sensoriales que detectan las corrientes de agua, los objetos sólidos y las sustancias químicas se encuentran en dos proyecciones en forma de aleta en la cabeza llamadas aurículas. En los animales autopropulsados, estos órganos sensoriales de la cabeza son la primera parte del animal que se encuentra con un nuevo entorno. El ganglio recibe información de las estructuras sensoriales y envía señales a otras partes del cuerpo a lo largo de dos hilos de células nerviosas que van hacia la cola. Debido a que los hilos nerviosos están conectados por hilos cruzados en forma de escalera, este tipo de sistema nervioso suele llamarse «escalera nerviosa»



El sistema excretor elimina los productos de desecho y el exceso de agua de los tejidos de los platelmintos. Los platelmintos tienen un sistema sorprendentemente elaborado para eliminar los desechos del cuerpo (Fig. 3.39). Esta red recorre la longitud del animal a cada lado y se abre al exterior a través de pequeños poros en la región posterior del cuerpo. Conectadas a los tubos hay células diminutas que trasladan los desechos y el agua de los tejidos a los tubos. Estas células contienen flagelos que baten de un lado a otro, creando una corriente de fluido que se mueve constantemente hacia los poros excretores. Bajo el microscopio, el movimiento de los flagelos parece un fuego parpadeante, y la estructura se denomina bulbo de llama.



Los gusanos planos no tienen sistema circulatorio. Los animales sin sistema circulatorio tienen capacidades limitadas para llevar oxígeno y nutrientes a las células de su cuerpo debido a la forma en que se comportan las moléculas. Cuando las moléculas se propagan por el agua, se vuelven menos concentradas a medida que se alejan de su fuente. Esto se conoce como difusión. Un animal marino con forma de bola no obtendría el oxígeno y los nutrientes adecuados para sus células más internas porque las células están demasiado lejos de la superficie del cuerpo para que las moléculas se muevan (difundan) hacia ellas (Fig. 3.40 A). Sin embargo, los cnidarios no tienen problemas de difusión porque la mayoría de las células de sus cuerpos en forma de bolsa están en contacto directo con el agua, lo que facilita el intercambio de oxígeno y nutrientes (Fig. 3.40 B). Los gusanos planos, con forma de bolsa pero aplanados, también consiguen que el oxígeno y los nutrientes lleguen a las células de su cuerpo con facilidad porque todas sus células están cerca de su superficie exterior o de su cavidad digestiva (Fig. 3.40 C). A medida que los animales se hacen más grandes y complejos, la difusión suele dejar de ser una opción, y entonces empezamos a ver el desarrollo de los sistemas circulatorio y respiratorio.

Los gusanos redondos: Phylum Nematoda

Las especies del phylum Nematoda (de la raíz griega nema que significa hilo) son más conocidas como gusanos redondos (Fig. 3.41). Hay unas 25.000 especies de nematodos formalmente descritas por los científicos. Los nematodos se encuentran en casi todos los hábitats de la Tierra. Una especie se descubrió por primera vez viviendo dentro de posavasos de fieltro en cervecerías alemanas. En estudios realizados en tierras de cultivo se han encontrado hasta 10.000 nematodos en 100 centímetros cúbicos (cm3) de suelo. Los nematodos son igualmente abundantes en los sedimentos marinos y de agua dulce, donde sirven como importantes depredadores, descomponedores y presas para otras especies como cangrejos y caracoles.







Al igual que los platelmintos, las especies de ascárides adoptan un estilo de vida libre o parasitario. Los nematodos parasitarios (Fig. 3.41 A, C, D y E) incluyen los gusanos del corazón que infectan a los perros domésticos y los anquilostomas y oxiuros que suelen infectar a los niños pequeños. Muchos nematodos que son parásitos de las plantas pueden devastar los cultivos. Algunos nematodos son criptobióticos y han demostrado una notable capacidad para permanecer inactivos durante décadas hasta que las condiciones ambientales se vuelven favorables.

Al igual que los platelmintos, los nematodos son bilateralmente simétricos. Toman su nombre de la forma transversal de su cuerpo redondo. A diferencia de los platelmintos, en los que el alimento y los desechos entran y salen por la misma abertura, los nematodos tienen un sistema digestivo completo. Un animal con un sistema digestivo completo tiene una boca en un extremo, un tubo largo con partes especializadas en el centro y un ano en el otro extremo. Los sistemas digestivos completos se ven en organismos más complejos y ofrecen muchas ventajas sobre el método de digestión del platelminto. Con un sistema digestivo completo, un animal puede comer mientras se digiere su comida anterior. Las partes del sistema digestivo pueden especializarse para realizar diferentes trabajos, digiriendo los alimentos por etapas (Fig. 3.42). A medida que el alimento avanza, se rompe en moléculas y es absorbido por las células que recubren el tubo. Los músculos que rodean el tubo se contraen, apretando el alimento y empujándolo en un proceso llamado peristaltismo. Los desechos indigestibles salen por el ano.





A diferencia de los platelmintos, los nematodos son delgados y están cubiertos por una cutícula protectora. La cutícula es una cubierta cerosa segregada por la epidermis, o tejido celular más externo. Debido a esta cubierta, el intercambio de gases no puede producirse directamente a través de la piel como en los platelmintos. En cambio, el intercambio de gases y la excreción de residuos en los nematodos se produce por difusión a través de la pared del intestino. Aunque los nematodos tienen un espacio en el cuerpo entre el tracto digestivo y la pared corporal, no está revestido de tejido y no se considera un verdadero celoma. Por ello, los nematodos se denominan a veces pseudocoelomados (Fig. 3.17 C).

La mayoría de los gusanos tienen dos bandas de músculos: músculos longitudinales que recorren la longitud del cuerpo y músculos circulares que forman bandas circulares alrededor del cuerpo. A diferencia de otros gusanos que tienen dos bandas de músculos, los nematodos sólo tienen músculos longitudinales. Esto explica su característico movimiento de agitación, ya que sólo pueden moverse contrayendo los músculos largos a ambos lados de su cuerpo y retorciéndose hacia delante. El sistema nervioso de los nematodos consiste en un conjunto de nervios que recorren la longitud del cuerpo y se conectan a los ganglios anteriores. Los nematodos de vida libre son capaces de percibir la luz con ocelos, y la mayoría de los nematodos tienen capacidades quimiosensoriales bastante complejas. La mayoría de los nematodos no son hermafroditas, con ambos sexos en un solo individuo, sino que se conocen como dioicos, es decir, con individuos de sexos separados. Sus capacidades quimiosensoriales son muy útiles, ya que dependen de las feromonas para localizar a sus posibles parejas.

Gusanos segmentados: Phylum Annelida

Los gusanos del phylum Annelida (de la raíz latina annelus que significa anillo) suelen tener cuerpos segmentados complejos (Fig. 3.43). El cuerpo de un anélido está dividido en secciones repetidas llamadas segmentos, con muchos órganos internos que se repiten en cada segmento. Las lombrices de tierra (clase Oligochaeta) son miembros terrestres conocidos de este filo y las sanguijuelas (clase Hirudinea) son miembros parasitarios bien conocidos del filo, que se encuentran más comúnmente en agua dulce. Los gusanos poliquetos o «gusanos de cerdas» (clase Polychaeta) son el grupo más grande del filo Annelida. Se encuentran sobre todo en hábitats marinos y de agua salobre.





Los gusanos anélidos poliquetos (de la raíz griega poly que significa muchos y chaeta que significa cerdas) se denominan así porque la mayoría de sus segmentos tienen cerdas llamadas chatae o setae. La figura 3.44 muestra dos ejemplos de setas de poliquetos. Los poliquetos que se mueven libremente (no son sésiles) tienen unas aletas musculares llamadas parapodios (del griego para, que significa cerca, y podia, que significa pies) en sus costados, y las setas de estos parapodios se clavan en la arena para poder desplazarse. Los gusanos de fuego son un tipo de poliqueto que se ha ganado su nombre por las cerdas urticantes de cada parapodio (Fig. 3.44 A). Estas cerdas pueden penetrar en la piel humana, causando irritación, dolor e hinchazón, similar a la irritación causada por la exposición a la fibra de vidrio.



Los gusanos de tubo son poliquetos sésiles que viven en tubos que construyen segregando el material del tubo. Los tubos, adheridos a las rocas o incrustados en la arena o el barro, pueden ser coriáceos, calcáreos o cubiertos de arena, dependiendo de la especie de gusano (Fig. 3.45). Los gusanos de tubo se alimentan extendiendo tentáculos desde el tubo. Los trozos de comida se desplazan por los surcos de los tentáculos hasta la boca. Algunos gusanos tubícolas retraen sus tentáculos cuando el alimento se posa sobre ellos. Los gusanos tubícolas utilizan sus parapodios para crear corrientes de agua que fluyen a través de los tubos para ayudar a la respiración y a la limpieza de los mismos. Por el contrario, los gusanos poliquetos de vida libre o móviles tienen una probóscide que puede extenderse desde sus bocas para atrapar presas. Se trata de un órgano de alimentación que suele estar armado con pequeños dientes o mandíbulas en su punta. Con su estilo de vida activo y sus buenas defensas, los poliquetos de movimiento libre pueden ganarse la vida en una gran variedad de hábitats como el barro, la arena, las esponjas, los corales vivos y las algas.





Al igual que los platelmintos, los anélidos tienen un mesodermo con músculos, un sistema nervioso central y un sistema excretor. Cada uno de estos sistemas es más complejo en los anélidos que en los platelmintos o nematodos. Además de un sistema digestivo completo más especializado, los gusanos anélidos también han desarrollado características corporales que no se encuentran en los platelmintos o nematodos. Estas características aparecen de alguna forma en todos los animales más grandes y complejos:

1. un celoma, una cavidad corporal entre el tubo digestivo y la pared corporal externa que está revestida de tejido
2. un sistema circulatorio que consiste en una serie de tubos (vasos) llenos de líquido (sangre) para transportar nutrientes disueltos, oxígeno y productos de desecho de forma rápida y eficiente



Recordemos que el celoma es una cavidad llena de líquido que se encuentra entre el tubo digestivo y el tubo corporal exterior y está rodeada de tejido mesodérmico. El tubo digestivo se encuentra dentro del tubo corporal externo. Esta disposición se denomina «construcción de tubo dentro de tubo» (Fig. 3.46). El fluido del celoma sostiene los tejidos blandos de la pared corporal de forma similar a como lo hace el esqueleto hidrostático de los cnidarios. Los músculos mesodérmicos de la pared del tubo corporal y del tubo digestivo pueden ejercer presión sobre el fluido para ayudar al movimiento. En la pared corporal de los anélidos hay dos tipos de músculos: circulares y longitudinales. Cuando los músculos circulares se contraen, el segmento se alarga y se estrecha. Cuando los músculos longitudinales se contraen, el segmento se acorta y engorda (Fig. 3.47). Estas contracciones producen el movimiento rastrero de los gusanos. Recordemos que los nematodos carecen de músculos circulares y sólo pueden moverse contrayendo sus músculos longitudinales, por lo que se agitan y retuercen en lugar de arrastrarse. Las setas a lo largo del cuerpo de los poliquetos se clavan en el sustrato, manteniendo partes del gusano en su sitio mientras otras partes se mueven hacia delante.



Los anélidos tienen un sistema circulatorio cerrado en el que la sangre es bombeada por los músculos de los vasos sanguíneos (Fig. 3.48). La sangre fluye a través de los capilares microscópicos, recogiendo las moléculas de alimento del tracto digestivo y el oxígeno de la piel y transportándolas a las células del cuerpo. Los parapodios, las solapas de los lados de los segmentos, aumentan la superficie de la piel para la respiración. En un sistema circulatorio eficaz como éste, los tejidos internos de un animal no tienen por qué estar cerca de sus órganos digestivos y respiratorios, ya que la sangre transporta los nutrientes y el oxígeno. Un sistema así permite a los animales crecer mucho más de lo que es posible en los platelmintos, que deben confiar en la difusión.



El sistema nervioso también es más complejo en los anélidos que en otros filos similares a los gusanos. Los anélidos tienen un órgano cerebral simple que consiste en un par de grupos de nervios en la región de la cabeza (Fig. 3.49). Los nervios enlazan el cerebro con los órganos sensoriales de la cabeza que detectan el entorno frente al gusano. Las lombrices de tierra no tienen ojos, pero los anélidos poliquetos tienen ojos que pueden distinguir entre la luz y la oscuridad. Algunos ojos de gusanos poliquetos pueden incluso detectar formas. Los nervios también se extienden desde el cerebro alrededor del tubo digestivo y a lo largo de la superficie ventral. Un ganglio o grupo de células nerviosas maneja los órganos de cada segmento.



El sistema excretor de los gusanos anélidos consiste en un par de pequeños tubos en cada segmento. Estos tubos, llamados nefridios (de la raíz griega nephrus que significa riñón), están abiertos en ambos extremos. Filtran el líquido celómico, que contiene moléculas nutritivas útiles junto con moléculas de desecho. A medida que el fluido se desplaza por el tubo, las moléculas útiles vuelven al celoma y las de desecho pasan al agua. Aunque este sistema parece menos complejo que el de un platelminto, los nefridios son, en realidad, un método más eficiente para manejar los productos de desecho porque filtran el fluido, manteniendo las moléculas útiles dentro del cuerpo (Fig. 3.50).