Un esqueleto hidrostático o hidroesqueleto es un tipo de esqueleto sostenido por la presión de un fluido hidrostático o líquido, [1] común entre los animales invertebrados de cuerpo blando, coloquialmente llamados " gusanos ". Si bien los organismos más avanzados pueden considerarse hidrostáticos, a veces se los denomina hidrostáticos por poseer un órgano hidrostático en lugar de un esqueleto hidrostático , donde los dos pueden tener las mismas capacidades pero no son lo mismo. [1] Como el prefijo hidro- significa "agua", ser hidrostático significa estar lleno de líquido. [2]
Como estructura esquelética, el hidroesqueleto posee la capacidad de afectar la forma y el movimiento, e involucra dos unidades mecánicas: las capas musculares y la pared corporal. Las capas musculares son longitudinales y circulares, y forman parte del celoma lleno de líquido en su interior. Las contracciones de los músculos circulares alargan el cuerpo del organismo, mientras que las contracciones de los músculos longitudinales lo acortan. El líquido dentro del organismo está concentrado de manera uniforme, por lo que las fuerzas del músculo se distribuyen por todo el organismo y los cambios de forma pueden persistir. [2] Estos factores estructurales también persisten en un órgano hidrostático.
La estructura del esqueleto hidrostático no helicoidal es la base funcional del pene de los mamíferos [3] , que llena los cuerpos cavernosos con sangre para mantener la rigidez física durante el coito . La estructura del esqueleto hidrostático reforzado helicoidalmente es típica de las estructuras flexibles, como en los animales de cuerpo blando. [2]
Los esqueletos hidrostáticos suelen estar dispuestos en forma de cilindro. Pueden ser controlados por distintos tipos de músculos. La longitud puede ajustarse mediante fibras musculares longitudinales paralelas al eje longitudinal. Las fibras musculares pueden encontrarse en láminas continuas o haces aislados, y el diámetro puede ser manipulado por tres tipos de músculos diferentes: circular, radial y transversal. [2] La musculatura circular envuelve la circunferencia del cilindro, la musculatura radial se extiende desde el centro del cilindro hacia la superficie, y la musculatura transversal se dispone en láminas paralelas y perpendiculares que cruzan el diámetro del cilindro. [2]
Dentro del cilindro se encuentra un líquido, generalmente agua. El líquido es resistente a los cambios de volumen. La contracción de los músculos circulares, radiales o transversales aumenta la presión dentro del cilindro y da como resultado un aumento de la longitud. La contracción de los músculos longitudinales puede acortar el cilindro. [2]
El cambio de forma está limitado por las fibras de tejido conectivo. Las fibras conectivas, a menudo colágenas, están dispuestas en forma helicoidal dentro de la pared del esqueleto hidrostático. La forma helicoidal formada por estas fibras permite el alargamiento y el acortamiento del esqueleto, al tiempo que sigue siendo rígido para evitar la torsión. A medida que cambia la forma del cilindro, cambia el paso de la hélice. El ángulo relativo al eje largo disminuye durante el alargamiento y aumenta durante el acortamiento. [2]
Los organismos que contienen un esqueleto hidrostático tienen ventajas y desventajas. Su forma fluida les permite moverse fácilmente mientras nadan y excavan. Pueden pasar por pasajes de formas extrañas y esconderse con mayor eficacia de los depredadores. Son capaces de crear una fuerza al atravesar rocas y crear un gesto de “abrir con palanca”. Tienen un componente liviano y flexible que les permite este movimiento con muy poca masa muscular. [4]
Estos organismos también pueden sanar más rápido que los organismos que contienen esqueletos duros. La curación en estos organismos varía de una criatura a otra. Sin embargo, si la cavidad necesita ser rellenada, el “líquido” puede rellenarse fácilmente si es agua o sangre. Si el líquido es algún otro tipo de líquido, puede tardar más tiempo, pero aún es más rápido que curar un hueso. La lombriz de tierra común también puede regenerar partes dañadas de su cuerpo. [4]
Estos organismos tienen vías de circulación y respiración relativamente simples. Además, tienen una especie de colchón que permite proteger los órganos internos de los golpes, pero no los protege de los daños externos de forma muy eficaz. [4]
Debido a que los esqueletos hidrostáticos tienen una capacidad limitada para la fijación de extremidades, los organismos son relativamente simples y no tienen muchas habilidades para agarrarse o aferrarse a cosas. Los organismos con esqueletos hidrostáticos completos necesitan estar en un entorno que les permita volver a llenarse con su fluido necesario para la supervivencia. Es por eso que los esqueletos hidrostáticos son comunes en la vida marina. Tienen un gran acceso a los elementos necesarios para la supervivencia. Los organismos terrestres que tienen esqueletos hidrostáticos generalmente carecen de fuerza porque no están en un entorno fluido. Si uno expandiera demasiado su cuerpo, colapsaría por su propio peso. [4]
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Los esqueletos hidrostáticos son muy comunes en los invertebrados. Un ejemplo común es la lombriz de tierra . Además, la naturaleza hidrostática es común en la vida marina, como las medusas y las anémonas de mar . Las lombrices de tierra tienen anillos de músculos que están llenos de líquido, lo que hace que todo su cuerpo sea hidrostático. Una anémona de mar tiene una cabeza hidrostática, con brazos que irradian alrededor de la boca. Esta estructura es útil para la alimentación y la locomoción. [5]
Un ejemplo de un deuteróstomo simple que contiene un esqueleto hidrostático sería Enteropneusta , con el nombre común de gusano bellota. Este organismo está clasificado como un hemicordado y son gusanos marinos que utilizan su esqueleto hidrostático para hacer túneles y anclarse en el suelo. Esto puede usarse para la locomoción, pero también puede ayudar en la defensa del organismo contra fuerzas externas, ya que el gusano puede intentar "ocultarse" dentro del fondo del océano. [5]
El pene de los mamíferos es un órgano hidrostático. El fluido hidrostático, en este caso sangre, llena el pene durante una erección . A diferencia de los esqueletos hidrostáticos de muchos invertebrados, que utilizan la curvatura del animal para la locomoción, el pene debe resistir la curvatura y los cambios de forma durante las relaciones sexuales . En lugar de fibras conectivas dispuestas en forma helicoidal, el pene contiene una capa llamada cuerpo cavernoso . El cuerpo cavernoso contiene fibras conectivas dispuestas tanto paralelas como perpendiculares al eje longitudinal. Estas fibras permanecen plegadas cuando el pene está flácido, pero se despliegan a medida que el pene se llena de sangre durante una erección, lo que permite que el pene resista la curvatura. Los penes de las tortugas tienen una estructura similar, aunque evolucionaron por separado. [5]
Otros vertebrados a veces utilizan un esqueleto hidrostático modificado llamado hidrostato muscular . [2] Los hidrostatos musculares no contienen una cavidad llena de líquido. Estas estructuras están construidas de músculos y fibras conectivas, densamente empaquetadas en una estructura tridimensional. En muchos casos, el hidrostato muscular se puede manipular en las tres dimensiones. Esto permite un movimiento más preciso en comparación con un esqueleto hidrostático típico. Mientras que en los esqueletos hidrostáticos típicos, el movimiento se genera aplicando fuerza a una cavidad llena de líquido, los hidrostatos musculares generan movimiento por contracciones musculares. Cuando un músculo se contrae y disminuye su área, otros músculos dentro de la estructura deben expandirse en respuesta. Puede haber músculos helicoidales, que pueden crear torsión, una capacidad que está restringida en los esqueletos hidrostáticos. Los hidrostatos musculares se encuentran en las lenguas de mamíferos, reptiles y anfibios. Las lenguas de mamíferos tienen la estructura de un núcleo central de fibras musculares rodeado de haces de músculos longitudinales y láminas paralelas alternas de fibras musculares transversales. Las trompas de elefantes y las probóscides de tapires también utilizan un hidrostato muscular. Estas estructuras están compuestas por fibras longitudinales rodeadas de fibras radiales y helicoidales. [5]