El tamaño relativo de los órganos animales

Los animales grandes no son como los pequeños. No es solo que difieran en tamaño, su anatomía es diferente y también lo es su fisiología; no funcionan igual. Eso es así tanto si consideramos las distintas dimensiones que pueden tener los ejemplares de una misma especie como si lo que nos ocupa son animales pertenecientes a especies de tamaños dispares. Aunque pueda parecerlo, esto no es una obviedad. No se trata de que un animal de mayor tamaño tenga órganos más grandes, coma más, disipe más calor o corra más rápido. De hecho, todo eso es así en términos generales. Pero cuando se dice que unos y otros son diferentes y que funcionan de forma diferente no se hace alusión a nociones tan triviales.

El fenómeno que nos interesa es otro, porque lo interesante es que si comparamos animales de distintas dimensiones podemos comprobar que el tamaño relativo de sus órganos no es el mismo. El tegumento, por ejemplo, representa una fracción menor de la masa corporal en los animales grandes que en los pequeños. Y un bebé disipa, por unidad de masa, mucho más calor que su madre; y también come mucho más por unidad de masa. Hoy nos ocuparemos de los órganos y sistemas, ciñéndonos a aves y mamíferos en nuestro análisis, porque para el resto de animales la información es demasiado escasa. Además, aves y mamíferos son grupos próximos y comparten muchos rasgos fisiológicos importantes.

La proporción que representan la mayor parte de órganos con relación a la masa total del animal disminuye al aumentar aquella. La más importante de las secciones corporales en la que se observa ese fenómeno es el tegumento. Tanto en aves como en mamíferos de muy pequeño tamaño (50 g) representa alrededor de un 17 o 18% de la masa corporal, pero desciende a un 12% en individuos de 5 kg, y a un 8% en mamíferos de 500 kg. Hay una lógica geométrica en esa disminución, ya que la masa del tegumento es proporcional a su grosor (que depende de forma lineal de la masa total) y a la superficie corporal (que depende de la masa según una función potencial en la que el valor de la potencia es de 2/31).

El tubo digestivo, por su parte, representa alrededor de un 10% en aves y mamíferos de pequeño tamaño (50 g o menos), pero esa proporción es menor en animales más grandes, sobre todo en mamíferos (en aves apenas varía), de manera que el de un individuo de 500 kg tendría un 5% de la masa del animal. Con el hígado pasa algo similar; pasa de representar casi un 5% en un ave o mamífero de 50 g, y llega a no ser más de un 1,5% en uno de 500 kg.

Y para completar el repaso de los órganos cuya importancia relativa disminuye en animales grandes, nos quedan el encéfalo y los riñones. El encéfalo representa un 2,3% y un 2,5% en mamíferos y aves, respectivamente, de muy pequeño tamaño; un 0,8% y 0,9% en los de 5 kg; y un 0,24% en los grandes mamíferos. Los riñones también disminuyen de forma notable su proporción en animales grandes: 1,3% (mamíferos) y 1,5% (aves) en individuos pequeños (50 g); 0.5% (mamíferos) y 0,8% (aves) en animales de 5 kg, y 0,2% en mamíferos de 500 kg.

La proporción que representa el corazón, la sangre y los pulmones apenas cambia con el tamaño; y tampoco lo hace la musculatura de los mamíferos. El corazón viene a ser un 0,6% de la masa de un mamífero y un 0,9% de la de un ave. También tienen menos sangre los primeros (7%) que las segundas (9%). Y en los pulmones se observa una diferencia relativa similar, aunque estos representan fracciones menores en ambos grupos: algo más del 1% en mamíferos y alrededor de un 1,3% en aves. La capacidad pulmonar de las aves es, en cierta consonancia con lo anterior, un 12% mayor que en mamíferos. Seguramente, esas diferencias en el tamaño del corazón, la cantidad de sangre y la capacidad pulmonar tienen que ver con las altas demandas metabólicas que impone el vuelo y, por ello, con la necesidad de las aves de disponer de más oxígeno y combustible para poder volar. El vuelo proporciona ventajas pero sale caro.

Como se ha señalado, la musculatura de los mamíferos representa una fracción de la masa total muy similar en animales de distinto tamaño: un 45% aproximadamente. Conviene aclarar, no obstante, que hay grandes diferencias entre diferentes especies aunque no estén relacionadas con sus tamaño. Los que tienen más musculatura son felinos: leones y linces; en ellos, entre un 56% y un 59% de su masa corporal corresponde a la musculatura esquelética. Se trata de porcentajes impresionantes, pero no llegan a ser los más musculosos del reino animal; sin salir del grupo de los cordados los hay con más masa muscular, como los peces escómbridos (en Katsuwonus pelamis representa un 68%) que, no en balde, son reputados viajeros marinos.

En las aves, sin embargo, la importancia relativa de la musculatura sí aumenta con el tamaño; en las más pequeñas representa un 38% de la masa total, mientras que en las grandes llega a ser de un 55%. Esa diferencia quizás tenga que ver con los requerimientos biomecánicos del vuelo, si la fuerza necesaria para volar crece desproporcionadamente al aumentar la masa.

El esqueleto es el elemento corporal cuya masa aumenta en mayor proporción que la del conjunto del cuerpo tanto en aves como en mamíferos. Representa alrededor de un 5% en los de pequeño tamaño; se eleva a un 7% en los de 5 kg, y los mamíferos de 500 kg tienen esqueletos de unos 50 kg de masa, o sea, un 10% del total. El aumento de la proporción que representa el esqueleto en animales de mayor tamaño obedece, seguramente, a que los huesos son las estructuras de sostén, que su resistencia es proporcional a la sección superficial y que esa sección aumenta con el cuadrado del radio (y, en definitiva, la longitud) del hueso. Por eso, los animales grandes tienden a tener huesos de mayor grosor relativo que los pequeños; por eso una gacela de Thompson tiene un aspecto mucho más grácil que un elefante, y también por eso Godzilla o King Kong son monstruos de imposible anatomía. Y que los huesos sean mucho más gruesos implica también que son mucho más pesados.

Si se sumasen los porcentajes que hemos ido deslizando a lo largo del texto, no se llegaría a completar el 100%. Faltan órganos: faltan las mamas, las gónadas, el tejido conjuntivo, los ojos y unas cuantas estructuras de menor tamaño. Sin embargo, ninguna de esas estructuras es de mayor dimensiones relativas en los animales grandes. Sigue faltando un componente, uno que, además, es mucho más importante cuanto mayor es el animal. Y ese componente es el de los depósitos de grasa.

Las reservas de energía tienen mucha más importancia en los animales de tamaño grande que en los de tamaño pequeño. Un mamífero o un ave de 50 g de masa destina alrededor de un 4% a sus reservas energéticas; en los de tamaño medio (5 kg) ese porcentaje es de un 10%, y alcanza el 25%, aproximadamente, en los grandes mamíferos.

El aumento de los depósitos de grasa con el tamaño de los ejemplares de una misma especie es algo lógico, ya que esas reservas suelen destinarse a alimentar la reproducción, y suele ocurrir que los pequeños son los más jóvenes y esos no se reproducen. Pero si la comparación se hace entre individuos de diferentes especies de dimensiones dispares, también en esa comparación se observan diferencias en función del tamaño. Las especies cuyos ejemplares llegan a ser grandes o muy grandes suelen ser conservadoras desde el punto de vista reproductivo, dedican a la progenie importantes volúmenes de recursos, y almacenan energía para hacer frente a épocas de escasez. Por todas esas razones es normal que cuanto mayor es el tamaño de un animal mayor sea su volumen de reservas de energía. Y por esa razón no deben interpretarse en términos funcionales todos los casos en que se observa una disminución de la proporción que representa un órgano o sistema al aumentar el tamaño.

Unos riñones más pequeños, un bazo menor, un tubo digestivo o un hígado de menores dimensiones relativas no significa necesariamente que en los animales de mayor tamaño esos órganos tengan menor importancia o trabajen menos; lo que ocurre es que como nos estamos refiriendo a proporciones, sus menores contribuciones relativas a la masa total obedecen a la mayor presencia relativa de depósitos de grasa en animales de gran tamaño. No olvidemos, tampoco, que una vez se alcanza un cierto tamaño, en aves y mamíferos casi todo el excedente energético que se genera se destina a la reproducción o a almacenar reservas.

Tras este repaso podemos concluir que el tamaño es una variable biológica fundamental o, dicho de forma más simple y directa: en biología animal el tamaño sí importa.

Nota:

1 Porque la masa es proporcional al volumen y este lo es al cubo de la dimensión lineal, mientras que la superficie es proporcional al cuadrado de la dimensión lineal. Así, cuando aumenta el tamaño de un cuerpo, su superficie aumenta con la masa (o el volumen) de acuerdo con una función cuya potencia es 2/3.

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

4 Comentarios

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Marisa CastiñeiraMarisa Castiñeira

Buenísimos estos artículos de anatomia comparada, los utilizo en mis clases de 1 de bachillerato (donde el temario basa fundamentalmente en el estudio de la anatomía y fisiología de todos los seres vivos). Creo que así es como se debe estudiar a los animales y seres vivos en general, y no esos temas enormes, donde por separado se estudia los distintos taxones enumerando cada uno de los pares de patas, palpos, pedipalpos, ….
Muchas gracias Ignacio!

Juan Ignacio Pérez IglesiasJuan Ignacio Pérez Iglesias

Gracias, Marisa
Me alegro mucho de que te resulten así de útiles. En cierto modo esa es uno de nuestros objetivos, uno particularmente importante. Procuraré en sucesivas entregas que los datos que aporte sean accesibles e interesantes.
Salud

Manuel López RosasManuel López Rosas

Estas cuantificaciones de relaciones y proporciones resultan sorpresivas en ocasiones pero establecen fundamentos y límites de gran importancia en características específicamente materiales, al parecer es sólo un primer acercamiento.

¿Por qué otros espacios de reflexión de la totalidad y complejidad de organismos pueden conducirnos los argumentos y las características abordadas en la nota?

(Gracias, por supuesto, por el cuidado de copartir esas consideraciones a J A Pérez, imperdible).

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