Muchos animales tienen la capacidad de mantener constante la concentración osmótica de su medio interno. Es una de las modalidades en que se manifiesta un fenómeno más general denominado homeostasia. Los vertebrados tenemos esa capacidad, por ejemplo. Actuando sobre los elementos de ganancia y pérdida de agua, y también sobre los flujos de sales, podemos mantener relativamente constante la concentración osmótica del medio interno y la de cada una de las sales principales. La constancia absoluta no es posible, claro.

Pero hay muchos animales que carecen de esa capacidad. La composición de sus líquidos extracelulares no está regulada en absoluto o, si se ejerce algún control, la regulación resultante es sólo parcial. A los animales que regulan la concentración osmótica del medio interno los llamamos osmorreguladores. A los que no lo hacen, osmoconformadores. Y de los que lo hacen de forma parcial o imperfecta, los denominamos osmorreguladores parciales.

Como vimos en Animalia hace unas semanas, podemos clasificar a los animales en tres grandes grupos en lo relativo a las características de sus medios internos e intracelulares. El primer grupo es el formado por los invertebrados marinos; la mayoría de ellos no regula la concentración osmótica de su medio interno. Los de los otros dos grupos regulan la concentración osmótica de su medio interno, y aunque los de uno y otro grupo presentan particularidades de interés, no nos ocuparemos aquí de ellos.

En esta ocasión nos interesan los osomoconformadores del primer grupo. Aunque les hemos atribuido la condición de animales marinos, lo cierto es que buen número de ellos han de hacer frente a cambios en la salinidad del medio externo. Nos referimos a animales de aguas salobres o de estuario, animales que viven bajo condiciones de cierta variabilidad osmótica, normalmente por efecto de los movimientos de marea. La subida de la marea suele conllevar aumentos de la salinidad, y lo contrario ocurre con la bajada. Como es lógico, dado que son animales osmoconformadores, la concentración de su medio interno varía como lo hace el medio externo, razón por la cual sus células se encuentran también expuestas a esas variaciones; experimentan, por lo tanto, cambios en la concentración osmótica intracelular.

¿Resulta eso un problema? ¿Qué riesgos afronta un animal cuyas células experimentan cambios en su concentración osmótica? Si reparamos en el hecho de que las células animales pueden tener concentraciones osmóticas altas (como las de un calamar, por ejemplo) o bajas (como las de un mejillón cebra o las de una rana), enseguida nos daremos cuenta de que la vida animal es perfectamente posible de una y otra forma. Sin embargo, lo que puede no ser inocuo es la forma en que las células expuestas a un medio interno (extracelular) de diferente concentración osmótica se adaptan a la nueva situación.

De entrada, lo que le ocurre a una célula expuesta a un medio más concentrado es que tiende a perder agua. Como consecuencia, su volumen disminuye –se encoge-, aumenta la concentración de todos los solutos internos, y la célula en su conjunto se deforma, especialmente la membrana. Todo eso es peligroso: la deformación pone en riesgo la viabilidad celular, especialmente porque los procesos que dependen de la membrana pueden verse alterados; y hay solutos cuya concentración ha de mantenerse en ciertos niveles, como ocurre muy especialmente con el K⁺, como vimos aquí.

Si la célula se expone a un medio más diluido tiende, como es lógico, a ganar agua. Como consecuencia, su volumen aumenta y la concentración interna de solutos disminuye. El aumento de volumen es peligroso porque puede provocar la rotura de la membrana, lo que supondría la desaparición de la célula como entidad funcional. Y en relación con la dilución interna, también esta puede resultar nociva por sus efectos sobre la concentración de ciertos solutos.

Por las razones dadas, no es conveniente que el equilibrio entre las concentraciones osmóticas de dentro y de fuera de la célula se alcance mediante flujos de agua en uno u otro sentido. La solución ha de consistir en un mecanismo diferente. Tampoco sería viable la opción de modificar la concentración del soluto intracelular inorgánico más importante –el potasio- por las razones ya apuntadas.

Pero en el interior de las células de los animales marinos que no regulan la concentración osmótica de su medio interno hay un tipo de solutos cuya concentración es relativamente alta: las sustancias orgánicas nitrogenadas, aminoácidos principalmente. Son responsables de dos tercios de la concentración osmótica intracelular, y muchos de ellos no cumplen ninguna función específica en el metabolismo de la célula.

Son precisamente las sustancias nitrogenadas intracelulares las que experimentan cambios de cierta magnitud cuando las variaciones en la concentración del medio interno (extracelular) son susceptibles de provocar modificaciones en el contenido hídrico y, por lo tanto, en el volumen de la célula. Las llamamos efectores osmóticos por esa razón, porque su función es osmótica al objeto de igualar o aproximar las concentraciones intra y extracelular de manera que se eviten o minimicen los flujos de agua que pudieran provocar variaciones peligrosas en el volumen de las células.

No deja de resultar lógico que las mismas sustancias cuya concentración intracelular varía entre animales en función de cuál es la concentración osmótica de sus medios internos, sean las que permiten a aquellos que experimentan variaciones osmóticas a corto plazo mantener relativamente constante el volumen de sus células. En otras palabras, esos aminoácidos han cumplido en la evolución animal un papel equivalente al que desempeñan en los procesos de ajuste del volumen celular en respuesta a cambios ambientales de salinidad. En ambos casos han servido para igualar la concentración osmótica del interior de las células a la del exterior (o medio interno).

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