El balance energético animal

Animalia

La aptitud biológica de un animal depende, en última instancia, de su capacidad para dejar tras de sí nuevos individuos cuyo genoma sea, en parte, copia del propio. Esa capacidad depende, en una primera aproximación, de la cantidad de recursos que es capaz de adquirir y destinar a la línea germinal, pues esa es la línea que da lugar a la gestación de nuevos individuos.

La forma más sencilla de abordar esta cuestión de forma analítica es recurrir al balance energético que resulta de la ingestión del alimento, su posterior aprovechamiento y la utilización de la fracción que ha podido aprovecharse para proveer la energía que necesitan las actividades que cada animal ha de desarrollar. No quiere decirse que la energía sea el único término a tener en cuenta si se quiere valorar con rigor el uso de los recursos que requiere y ha de conseguir un animal. Casi todos los elementos que necesita están sometidos a procesos de adquisición y de pérdida, como el nitrógeno, por ejemplo, o los nutrientes minerales, vitaminas, y demás; y con cada uno de ellos podría elaborarse un balance. Es más, un animal puede tener excedentes de carbono o de energía, pero ser deficitario en nitrógeno, o en calcio, por ejemplo. Sin embargo, la energía constituye el limitante principal de la mayoría de animales para generar nueva biomasa. Y esa es la razón por la que aquí recurrimos a ese término, sin olvidar que otros pueden acabar resultando tan o más limitantes que aquella.

Todos los animales han de alimentarse para conseguir los recursos que necesitan. Se incluyen en ese capítulo energía y componentes estructurales. Se alimentan consumiendo alimento. La ingestión o consumo (C) es el término que representa esa función. El alimento ha de ser digerido (fragmentación mecánica y química mediante el concurso de enzimas específicos) para que sus componentes básicos se puedan absorber. Como consecuencia de esos procesos, una parte de lo ingerido (C) es absorbido; a esta parte la denominamos absorción (A). Y otra parte no es absorbida y se elimina en forma de heces. A esta la denominamos egestión (F). Así pues, con los elementos considerados ya disponemos de un primer balance, el que nos da la energía absorbida (A), como A = C – F.

La mayor parte del alimento absorbido es asimilado. La asimilación (A) consiste en su incorporación al conjunto de procesos celulares que pueden incluir su degradación para obtener energía metabólica en forma, principalmente, de ATP, o su participación en vías de síntesis de otras sustancias. En términos de balance energético se suele diferenciar entre los términos “absorción” (tal y como se ha presentado en el párrafo anterior) y “asimilación”. La distinción se basa en la existencia de procesos de desaminación de moléculas que dan lugar a la aparición de restos nitrogenados (NH4+ en primera instancia) que, debido a su toxicidad, han de ser eliminados directamente o tras su conversión en otras sustancias (urea y ácido úrico, principalmente); la energía contenida en esas sustancias se expresa como U. A efectos de balance energético no se establece distinción entre los restos nitrogenados que resultan de la desaminación de sustancias recién absorbidas y los que proceden del permanente recambio (procesos de síntesis y degradación) de macromoléculas nitrogenadas. Así pues, tendríamos aquí un segundo balance: A´= C – F – U.

La energía asimilada tiene, por último, dos posibles destinos. Una parte se disipa en forma de calor; a esa la denominamos Gasto metabólico o, de forma más simple, Metabolismo (R). Y la otra parte es la que se deposita en forma de biomasa propia; a esta última la denominamos Producción (P). Más adelante nos referiremos a los tres usos posibles de la energía producida.

Conviene reparar en el hecho de que el término R tiene una doble cara. Da cuenta, por un lado, de la energía que se pierde por el simple hecho de que en todos los procesos que ocurren en las células animales una parte de la energía química se transforma en calor y se pierde de esa forma. Y por el otro lado, al ser esa disipación de calor consecuencia de las actividades biológicas, constituye un indicador del nivel de actividad del organismo.

Así pues, la energía asimilada puede entrar en las vías catabólicas que conducen a la producción de ATP o, alternativamente, dirigirse a (1) la síntesis de nuevas estructuras (somáticas y reproductivas), (2) la reparación y renovación de las ya existentes; y (3) el almacenamiento de sustancias de reserva.

Por su parte, el ATP producido en las vías metabólicas correspondientes es utilizado para proporcionar la energía que necesitan las actividades biológicas, como son (1) los procesos de biosíntesis para la producción de nuevas estructuras (nuevos tejidos somáticos y gametos) y la reparación o renovación de las existentes (enzimas, estructuras, neurotransmisores, hormonas, etc.); (2) las actividades de regulación (transporte de iones, secreción activa…); (3) otras actividades internas, como contracciones musculares, movimientos ciliares, etc.; y (4) las actividades hacia el exterior (contracciones musculares, movimientos ciliares, etc.

Todas las actividades anteriores conllevan un cierto gasto metabólico pues, como se ha visto, es a su desarrollo a lo que se destina el ATP que se obtiene de las vías catabólicas. Por ello, también podemos categorizar el gasto metabólico de la forma siguiente: (1) costes de mantenimiento del organismo, que son los derivados de las actividades de renovación y reparación de estructuras, las de regulación, y los movimientos internos; (2) costes del crecimiento y la reproducción, que son los asociados a los procesos biosintéticos de producción de biomasa; y (3) costes de la actividad, que son los ligados al desarrollo de actividades hacia el exterior.

La expresión definitiva del balance energético sería, por lo tanto, la siguiente:

P = C – F – U – R.

En teoría, y suponiendo que la energía es la unidad relevante a efectos de producción animal, mediante la determinación experimental de los términos contenidos en esa expresión se puede calcular la producción de un individuo bajo las condiciones experimentales establecidas. También permite analizar la forma en que diferentes factores ambientales (cantidad de alimento disponible, temperatura, etc.) afectan al balance y, por lo tanto, a la aptitud biológica del individuo.

Conviene precisar, para terminar, que la ecuación del balance energético refleja, por su naturaleza, el margen existente para la producción; de hecho, en inglés se denomina scope for growth al valor que resulta de la determinación experimental de sus componentes. Podemos denominarlo, por lo tanto, «crecimiento potencial», pero la medida de la producción real en condiciones naturales, así como la proporción que cada individuo o grupo de individuos destina al crecimiento somático o a la reproducción, están también sometidas a control fisiológico (endocrino). Además, esas magnitudes son, en parte, el resultado de la historia evolutiva de cada linaje, pues son variables características del ciclo de vida, y en su definición intervienen elementos ambientales y demográficos. Pero de estos asuntos ya nos ocuparemos en otra ocasión.

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

2 comentarios

  • Avatar de Jesus Mari

    En el quinto párrafo dices:
    La energía asimilada tiene, por último, dos posibles destinos. Una parte se disipa en forma de calor; a esa la denominamos Gasto metabólico o, de forma más simple, Metabolismo (H).
    Creo que hay un pequeño error. El Metabolismo, en vez de denominarlo H, creo que deberías denominarlo R (la R de «respiración»), porque la H ya no vuelve a aparecer en ningún momento del artículo y, sin embargo, el siguiente párrafo lo empiezas diciendo: «Conviene reparar en el hecho de que el término R tiene una doble cara», término que, tal y como está redactado el artículo no está previamente definido.
    El concepto de «scope for growth». ¿no quedaría perfectamente definido en español con el término «crecimiento potencial»? Así habría una cierta simetría terminológica entre los conceptos de
    «crecimiento potencial» (lo que teóricamente podría crecer, la capacidad de crecimiento) y
    «crecimiento real», (lo que en verdad ha crecido, el crecimiento consumado).

  • Avatar de Juan Ignacio Pérez Iglesias

    Hola Jesus mari
    En realidad no me gusta R para ese término; prefiero H. pero es cierto que R está tan extendido que hasta se me coló de ahí en adelante.
    Lo de crecimiento potencial no lo tengo del todo claro; aún así y todo, te he hecho caso, porque en clase lo uso.
    Conclusión: dos de dos. 😉

Deja un comentario

Tu dirección de correo electrónico no será publicada. Los campos obligatorios están marcados con *