Las aves son respiradores súper eficientes
Todos los animales necesitan respirar para intercambiar el oxígeno entrante con los gases de desecho salientes, como el dióxido de carbono. Echa un vistazo a la maravillosa animación que aparece a continuación, realizada por la ilustradora Eleanor Lutz, sobre la respiración en los seres humanos.
Los seres humanos y otros mamíferos aspiran el aire dentro de su cuerpo bajando un músculo situado justo debajo de los pulmones llamado diafragma. Cuando el diafragma se eleva, el aire vuelve a salir. Los científicos llaman a este intercambio flujo de mareas, porque el aire entra y sale de los pulmones, como las mareas del mar. Respirar de este modo significa que el aire viejo que sale se mezcla con el nuevo que entra, lo que no es la forma más eficiente de introducir oxígeno en el cuerpo.
Sin embargo, no todos los animales respiran igual.
Las aves, por ejemplo, evitan el problema de la mezcla moviendo el aire a través de sus pulmones en una dirección mediante una serie de 7 a 9 sacos de aire, conectados por tubos en forma de bucle. Las aves toman oxígeno en sus tejidos corporales cuando inspiran y cuando espiran. Por lo tanto, por cada respiración de un ave, los humanos tendrían que hacer dos. Esto hace que los pájaros sean respiradores súper eficientes. Cuando un pájaro inhala, sus sacos de aire se inflan y el aire rico en oxígeno del exterior es absorbido por el cuerpo, mientras que el aire de desecho es extraído de los pulmones. Cuando un pájaro exhala, los sacos de aire se desinflan y el aire rico en oxígeno de los sacos de aire más posteriores se introduce en los pulmones, mientras que el aire de desecho es expulsado del cuerpo por los sacos de aire más delanteros. Parece complicado (y lo es).
Investigaciones publicadas el año pasado han demostrado que los reptiles también son capaces de este tipo de respiración unidireccional. Aunque esto puede no ser una gran sorpresa para ti o para mí, ¡los científicos de los pulmones estaban muy sorprendidos! Cuando se lo comunicaron, reaccionaron diciendo cosas como «absolutamente transformador», «verdaderamente impactante» y «simplemente ridículo… en el buen sentido». Estos científicos habían supuesto que la respiración unidireccional era exclusiva de las aves y que había evolucionado hace relativamente poco tiempo. Las pruebas de que los reptiles podrían compartir esta peculiaridad echaron por tierra esa suposición y plantearon preguntas sobre la evolución de la respiración unidireccional. Es posible que la respiración unidireccional exista desde hace cientos de millones de años
Antes, los científicos suponían que la respiración unidireccional requería sacos de aire, por lo que si un animal no poseía sacos de aire, se suponía que no era un respirador unidireccional. Buscaron sacos de aire por todas partes. Los buscaron en los ancestros directos de las aves modernas: los dinosaurios. Y también en sus parientes más lejanos: cocodrilos, lagartos y otros reptiles. Al no encontrar nada, llegaron a la conclusión de que los sacos de aire de las aves eran completamente únicos dentro del reino animal.
La científica Colleen Farmer, sin embargo, no creía que los animales necesitaran sacos de aire para respirar en un solo sentido. Para demostrarlo, decidió rastrear directamente cómo se movía el aire a través de tres especies de reptiles vivos y respiratorios: iguanas, lagartos monitor y caimanes. Tras muchas pruebas y errores, Farmer dio con una combinación ganadora: La niebla teatral Froggy’s Swamp Juice y un endoscopio. Con estas herramientas, Farmer observó cómo la niebla viajaba en una dirección a través del cuerpo de cada reptil. Demostró que los sacos de aire no son necesarios para la respiración unidireccional. Todo lo que se necesita, aparentemente, es un tubo inteligentemente angulado.
Los descubrimientos de Farmer plantean muchas preguntas como: ¿qué ventaja obtienen los reptiles al respirar como los pájaros?
Las aves son de sangre caliente y llevan un estilo de vida acrobático y de gran energía. Tiene sentido, entonces, que tengan un sistema de respiración adaptado para maximizar su captación de oxígeno con el fin de alimentar su rápido metabolismo. Los reptiles, en cambio, son de sangre fría y tienen un metabolismo lento. Farmer cree que necesitan maximizar su captación de oxígeno en cada respiración para ahorrar energía en general. Muchos reptiles pasan gran parte de su vida sentados y muy quietos durante mucho tiempo, a la espera de comida. Necesitan utilizar todos los trucos del libro para conservar la energía durante este tiempo.