¿Cómo haces un sistema eficiente para llevar oxígeno a los músculos?
A continuación les presentamos tres estudios publicados en Science el mismo día, donde se examinan las maneras en que diferentes animales utilizan el oxígeno en condiciones extremas, como pasar mucho tiempo bajo el agua, vivir a grandes altitudes o en tiempos de estrés. A pesar de que hay diferentes maneras de aumentar la cantidad de oxígeno a los músculos, todos los trabajos muestran que las adaptaciones permiten a los animales desempeñarse mejor en condiciones de dificultad.
1) La mioglobina en mamíferos que bucean profundo
El zoólogo Michael Berenbrik, de la Universidad de Liverpool, Reino Unido, junto con su equipo de trabajo, estudió a la mioglobina, proteína que almacena oxígeno en los músculos y que es responsable de su coloración roja. La mioglobina de mamíferos que nadan a grandes profundidades está en grandes concentraciones en sus músculos, razón por la cual son negros; sin embargo, cuando grandes concentraciones de mioglobina puede provocar que las proteínas se agrupen y se vuelvan inútiles. Al analizar la secuencia de aminoácidos de la mioglobina de estos mamíferos, los científicos observaron que la proteína tiene más cargas positivas comparada con la de sus parientes terrestres. El líder de esta investigación considera que esto puede permitir altas concentraciones de mioglobina en los músculos, ya que así se repelen entre ellas.
Lo mejor es que esto no termina aquí. Berenbrik y colegas reconstruyeron las secuencias de mioglobinas de los ancestros de los mamíferos acuáticos actuales, lo que les permitió predecir el tiempo máximo que aguantaban los parientes extintos bajo el agua. A partir del estudio de las cargas eléctricas de la mioglobina, sumada a la información de la masa del cuerpo de los antepasados, el equipo pudo determinar que el ancestro de las ballenas (el Pakicetus, animal terrestre del tamaño de un lobo) no podía estar debajo del agua más de 90 segundos. Por otro lado, 15 millones de años después del Pakicetus, el Basilosaurus podía estar 17 minutos bajo el agua; actualmente, muchas ballenas pueden estar sumergidas más de una hora.
2) La hemoglobina de los actinopterigios
Jodie Rummer, fisióloga de la Universidad James Cook en Townsville, Australia, y su equipo de trabajo, investigaron a la hemoglobina de los actinopterigios, la cual es altamente sensible a la acidez y, si se encuentra en un medio de pH bajo, suelta todo el oxígeno (conocido como el efecto Root). Este efecto es bien conocido en la vejiga natatoria; sin embargo, el hecho de que el efecto pudiera aumentar la cantidad de oxígeno transportado a los músculos era desconocido.
Lo que hicieron fue implantar sensores de oxígeno en los músculos de peces vivos. Cuando fueron expuestos a situaciones de estrés, como una alta concentración de dióxido de carbono en el agua, observaron que los niveles de oxígeno en los músculos aumentaba un 65%, gracias a una enzima que incrementa la acidez dentro de los eritrocitos al meter y sacar dióxido de carbono a ellas, haciendo que la hemoglobina suelte su oxígeno.
3) Grandes alturas
Investigadores de la Universidad de Nebraska, en Estados Unidos, liderados por el biólogo molecular Jay Storz, estudiaron la hemoglobina de la especie Peromyscus maniculatus, quienes viven a diferentes alturas. Los que viven a la mayor altitud, tienen más afinidad por el oxígeno, comparado con los que viven a la menor altitud. Los investigadores observaron 12 mutaciones, acomodadas en tres grupos, responsables para dichas variaciones.
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Fuentes:
Imagen: Pakicetus, ancestro de las ballenas actuales. Tomada de Wikipedia. Abajo, Mirounga leonina, que puede estar bajo el agua por dos horas. Tomada de la nota de Nature.
via Tumblr http://historiascienciacionales.tumblr.com/post/52916301860
