A mayor tamaño, mayor complejidad

A partir del modelo animal básico consistente en una estructura procedente de tres capas embrionarias (ectodermo, mesodermo y endodermo), una simetría bilateral y la aparición de una cavidad interna, la división del trabajo biológico se acentúa considerablemente, con lo que la complejidad aumenta cada vez más.

Recordemos ahora que en el curso de la evolución de los animales se ha producido un aumento global del tamaño corporal. Pues bien, ese aumento del tamaño no habría sido posible sin el proceso paralelo del aumento de la complejidad organizativa y funcional. Por expresarlo de forma muy simple: no sería posible que un animal del tamaño y forma de un tortuga estuviese constituido por un bloque de células ameboides todas iguales.

Podemos considerar que el número de tipos celulares distintos que hay en un organismo constituye un indicador de su complejidad. Al fin y al cabo, cada uno de los tipos celulares realiza alguna tarea diferenciada del resto y es habitual que forme parte de algún tejido u órgano en concreto. Y cuantos más tejidos diferentes y órganos tiene un animal, más compleja es su organización y funcionamiento1.

Los representantes de los grupos más antiguos que aún perviven (Porifera) tienen alrededor de diez tipos celulares y algunos de esos tipos ni siquiera se organizan en tejidos, menos aún en órganos. Los animales con simetría bilateral más antiguos dotados de celoma tienen treinta tipos celulares. Los artrópodos tienen alrededor de cincuenta y los cefalópodos del orden de setenta y cinco. Los anfibios tienen cerca de ciento cincuenta. Las aves alrededor de ciento ochenta. Y los homínidos doscientos diez. Si el filo Porifera surgió hace aproximadamente unos quinientos ochenta millones de años y los primeros animales de simetría bilateral –con un número estimado de treinta tipos celulares distintos- aparecieron hace unos quinientos setenta millones de años, el ritmo de aparición de nuevos tipos celulares ha sido, aproximadamente, de uno cada tres millones de años. En resumen, conforme han ido apareciendo nuevos grupos animales, el número de funciones diferentes que es desempeñado por tipos celulares distintos no ha dejado de aumentar. De acuerdo con ese criterio, la complejidad organizativa y funcional ha sido cada vez mayor.

La especialización celular, como se ha dicho, refleja en gran medida un funcionamiento basado en órganos y sistemas y es la consecuencia, y a la vez reflejo, de una forma de división del trabajo de la que muy probablemente se deriva una mayor eficacia biológica. Así pues, en el curso de la evolución de los animales la división del trabajo no ha dejado de acentuarse. Creemos, además, que ese proceso es el que ha permitido el aumento del tamaño de los linajes de metazoos, aunque no lo ha hecho obligatorio. Por esa razón la mayor parte de los animales están organizados como un conjunto de sistemas que funcionan de forma armónica.

Para ilustrar los principios a los que me he referido en el párrafo anterior, fijémonos en la respiración. En los animales que carecen de sistema circulatorio (poríferos, cnidarios, gusanos planos, por ejemplo) el oxígeno no puede penetrar más de 1 mm desde el exterior del organismo, por lo que las mitocondrias más alejadas de la superficie corporal no pueden estar más alejadas del medio respiratorio que esa distancia. Eso, obviamente, limita mucho el tamaño total que puede alcanzarse. Sin embargo, una vez los animales cuentan con un medio líquido que circula por el interior del organismo y que pone en contacto unos sistemas con otros y el conjunto de ellos con el exterior, las limitaciones al tamaño motivadas por la difusión de los gases respiratorios se relajan considerablemente. Por otra parte, si, por las razones que fuese, los animales necesitan que la mayor parte de su superficie corporal sea impermeable al paso de diferentes sustancias, se requiere de un enclave especial en el que realizar el intercambio de gases: el sistema respiratorio. Éste, a su vez, si está asociado al sistema vascular, ya se encuentra en disposición de captar el oxígeno necesario, y transferirlo al plasma o sangre y, a través de ella, enviarlo a todos los tejidos. Hay una notabilísima excepción a ese esquema que es la de los insectos, que respiran a través de un sistema traqueal, pero precisamente por eso, el tamaño máximo que puede alcanzar un insecto está muy limitado. Una mosca no podría alcanzar el tamaño de un cerdo, por ejemplo, porque su sistema traqueal no se lo permitiría.

El ejemplo que he utilizado (sistema circulatorio y sistema respiratorio) ilustra bien a las claras la forma en que la especialización basada en tipos celulares distintos organizados en órganos y sistemas conlleva una mayor eficacia en el desempeño de una función y cómo esa mayor eficacia permite -en este caso de forma palmaria, no tanto en otros- mayores tamaños corporales.

Todas estas cosas pueden parecer obvias. Pero no lo son.

Referencias:

John Tyler Bonner (2006): Why Size Matters. Princeton University Press, Princeton.

James W Valentine, Allen G. Colins & C. Porter Meyer (1994): Morphological Complexity Increase in Metazoans. Palebiology 20 (2): 131-142

Nota:

1 Esto es, obviamente, muy discutible, pues depende de cómo definamos la complejidad. A los efectos que aquí interesan, sin embargo, me parece que el número de tipos celulares diferentes es un buen indicador. La idea la he tomado de Valentine et al (1994).

Sobre el autor: Juan Ignacio Pérez (@Uhandrea) es catedrático de Fisiología y coordinador de la Cátedra de Cultura Científica de la UPV/EHU

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MiguelMiguel

Cachis!!!
Leo sus artículos para aprender cosas nuevas y lo único que consigo son nuevas preguntas . . . Así no termino nunca!!!
Vamos a tirar de Google . . .

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