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Termorregulación

La termorregulación es la capacidad de un organismo de mantener su temperatura corporal dentro de ciertos límites, incluso cuando la temperatura circundante es muy diferente. Un organismo termoconformista, por el contrario, simplemente adopta la temperatura circundante como su propia temperatura corporal, evitando así la necesidad de termorregulación interna. El proceso de termorregulación interna es un aspecto de la homeostasis : un estado de estabilidad dinámica en las condiciones internas de un organismo, que se mantiene lejos del equilibrio térmico con su entorno (el estudio de tales procesos en zoología se ha llamado ecología fisiológica ). Si el cuerpo no puede mantener una temperatura normal y esta aumenta significativamente por encima de lo normal, se produce una condición conocida como hipertermia . Los humanos también pueden experimentar hipertermia letal cuando la temperatura del bulbo húmedo se mantiene por encima de los 35 °C (95 °F) durante seis horas. [1]

Un trabajo de 2022 estableció experimentalmente que una temperatura de bulbo húmedo superior a 30,55 °C provocaba estrés térmico incompensable en adultos jóvenes y sanos. La condición opuesta, cuando la temperatura corporal desciende por debajo de los niveles normales, se conoce como hipotermia . Se produce cuando los mecanismos de control homeostático del calor dentro del cuerpo funcionan mal, lo que hace que el cuerpo pierda calor más rápido de lo que lo produce. La temperatura corporal normal ronda los 37 °C (98,6 °F) y la hipotermia se produce cuando la temperatura corporal central desciende por debajo de los 35 °C (95 °F). [2] La hipotermia, que suele estar causada por la exposición prolongada a temperaturas frías, suele tratarse con métodos que intentan elevar la temperatura corporal a un rango normal. [3]

No fue hasta la introducción de los termómetros que se pudieron obtener datos exactos sobre la temperatura de los animales. Entonces se descubrió que existían diferencias locales, ya que la producción y la pérdida de calor varían considerablemente en diferentes partes del cuerpo, aunque la circulación de la sangre tiende a producir una temperatura media de las partes internas. De ahí la importancia de identificar las partes del cuerpo que reflejan con mayor precisión la temperatura de los órganos internos . Además, para que estos resultados sean comparables, las mediciones deben realizarse en condiciones comparables. Tradicionalmente se ha considerado que el recto refleja con mayor precisión la temperatura de las partes internas, o en algunos casos de sexo o especie, la vagina , el útero o la vejiga . [4] Algunos animales experimentan una de varias formas de letargo en las que el proceso de termorregulación permite temporalmente que la temperatura corporal baje, conservando así la energía. Los ejemplos incluyen a los osos que hibernan y el letargo en los murciélagos .

Clasificación de los animales según sus características térmicas

Endotermia vs. ectotermia

La termorregulación en los organismos se extiende a lo largo de un espectro que va desde la endotermia hasta la ectotermia . Los endotermos crean la mayor parte de su calor a través de procesos metabólicos y se los conoce coloquialmente como de sangre caliente . Cuando las temperaturas circundantes son frías, los endotermos aumentan la producción de calor metabólico para mantener constante su temperatura corporal, lo que hace que la temperatura corporal interna de un endotermo sea más o menos independiente de la temperatura del entorno. [5] Los endotermos poseen una mayor cantidad de mitocondrias por célula que los ectotermos, lo que les permite generar más calor al aumentar la velocidad a la que metabolizan grasas y azúcares. [6] Los ectotermos utilizan fuentes externas de temperatura para regular sus temperaturas corporales. Se los conoce coloquialmente como de sangre fría a pesar del hecho de que las temperaturas corporales a menudo se mantienen dentro de los mismos rangos de temperatura que los animales de sangre caliente. Los ectotermos son lo opuesto a los endotermos cuando se trata de regular las temperaturas internas. En los ectotermos, las fuentes fisiológicas internas de calor tienen una importancia insignificante; El factor más importante que les permite mantener una temperatura corporal adecuada se debe a las influencias ambientales. Vivir en áreas que mantienen una temperatura constante durante todo el año, como los trópicos o el océano, ha permitido a los animales ectotérmicos desarrollar mecanismos de comportamiento que responden a las temperaturas externas, como tomar el sol para aumentar la temperatura corporal o buscar la sombra para bajarla. [6] [5]

Ectotermos

Buscar sombra es un método para refrescarse. En la imagen, los polluelos de charrán fuliginoso utilizan a un polluelo de albatros de patas negras como sombra.

Refrigeración ectotérmica

Calefacción ectotérmica (o minimización de la pérdida de calor)

La línea roja representa la temperatura del aire.
La línea violeta representa la temperatura corporal del lagarto.
La línea verde representa la temperatura base de la madriguera.
Los lagartos son ectotérmicos y utilizan adaptaciones conductuales para controlar su temperatura. Regulan su comportamiento en función de la temperatura exterior; si hace calor, saldrán al exterior hasta cierto punto y volverán a su madriguera cuando sea necesario.
Imagen termográfica de una serpiente alrededor de un brazo.

Para hacer frente a las bajas temperaturas, algunos peces han desarrollado la capacidad de seguir funcionando incluso cuando la temperatura del agua está por debajo del punto de congelación; algunos utilizan anticongelantes naturales o proteínas anticongelantes para resistir la formación de cristales de hielo en sus tejidos. [7] Los anfibios y los reptiles hacen frente a la ganancia de calor mediante enfriamiento por evaporación y adaptaciones conductuales. Un ejemplo de adaptación conductual es el de un lagarto que se tumba al sol sobre una roca caliente para calentarse mediante radiación y conducción.

Endotermia

Un endotermo es un animal que regula su propia temperatura corporal, generalmente manteniéndola a un nivel constante. Para regular la temperatura corporal, un organismo puede necesitar evitar ganancias de calor en ambientes áridos. La evaporación de agua, ya sea a través de las superficies respiratorias o a través de la piel en aquellos animales que poseen glándulas sudoríparas , ayuda a enfriar la temperatura corporal hasta el rango de tolerancia del organismo. Los animales con un cuerpo cubierto de pelo tienen una capacidad limitada para sudar, y dependen en gran medida del jadeo para aumentar la evaporación de agua a través de las superficies húmedas de los pulmones, la lengua y la boca. Los mamíferos como los gatos, los perros y los cerdos dependen del jadeo u otros medios para la regulación térmica y tienen glándulas sudoríparas solo en las almohadillas de las patas y el hocico. El sudor producido en las almohadillas de las patas y en las palmas y las plantas sirve principalmente para aumentar la fricción y mejorar el agarre. Las aves también contrarrestan el sobrecalentamiento mediante el aleteo gular o las vibraciones rápidas de la piel gular (garganta) . [8] Las plumas de plumón atrapan el aire caliente y actúan como excelentes aislantes, al igual que el pelo de los mamíferos. La piel de los mamíferos es mucho más gruesa que la de las aves y, a menudo, tiene una capa continua de grasa aislante debajo de la dermis. En los mamíferos marinos, como las ballenas, o en los animales que viven en regiones muy frías, como los osos polares, esto se denomina grasa . Los densos pelajes que se encuentran en los endotermos del desierto también ayudan a prevenir la ganancia de calor, como en el caso de los camellos. [ cita requerida ]

Una estrategia para el clima frío es disminuir temporalmente la tasa metabólica, disminuyendo la diferencia de temperatura entre el animal y el aire y, por lo tanto, minimizando la pérdida de calor. Además, tener una tasa metabólica más baja es menos costoso energéticamente. Muchos animales sobreviven a las noches frías y heladas mediante el letargo , una caída temporal a corto plazo de la temperatura corporal. Los organismos, cuando se enfrentan al problema de regular la temperatura corporal, no solo tienen adaptaciones conductuales, fisiológicas y estructurales, sino también un sistema de retroalimentación para activar estas adaptaciones y regular la temperatura en consecuencia. Las características principales de este sistema son el estímulo, el receptor, el modulador, el efector y luego la retroalimentación de la temperatura recién ajustada al estímulo. Este proceso cíclico ayuda a la homeostasis. [ cita requerida ]

Homeotermia comparada con poiquilotermia

La homeotermia y la poiquilotermia se refieren a la estabilidad de la temperatura corporal profunda de un organismo. La mayoría de los organismos endotérmicos son homeotérmicos, como los mamíferos . Sin embargo, los animales con endotermia facultativa suelen ser poiquilotermos, lo que significa que su temperatura puede variar considerablemente. La mayoría de los peces son ectotérmicos, ya que la mayor parte de su calor proviene del agua circundante. Sin embargo, casi todos los peces son poiquilotermos. [ cita requerida ]

Escarabajos

La fisiología del escarabajo Dendroctonus micans comprende un conjunto de adaptaciones cruciales para su supervivencia y reproducción. Su capacidad de vuelo le permite dispersarse y localizar nuevos árboles hospedantes, mientras que sus órganos sensoriales le ayudan a detectar señales ambientales y fuentes de alimento. Su capacidad de termorregulación es de particular importancia, ya que garantiza una temperatura corporal óptima en condiciones forestales fluctuantes. Este mecanismo fisiológico, junto con la termosensibilidad, le permite prosperar en diversos entornos. En general, estas adaptaciones subrayan la notable resiliencia del escarabajo y resaltan la importancia de comprender su fisiología para lograr una gestión y una conservación eficaces. [9]

Vertebrados

Mediante numerosas observaciones en seres humanos y otros animales, John Hunter demostró que la diferencia esencial entre los llamados animales de sangre caliente y los de sangre fría reside en la constancia observada de la temperatura de los primeros y la variabilidad observada de la temperatura de los segundos. Casi todas las aves y mamíferos tienen una temperatura alta casi constante e independiente de la del aire circundante ( homeotermia ). Casi todos los demás animales muestran una variación de la temperatura corporal, en función de su entorno ( poiquilotermia ). [10]

Control cerebral

La termorregulación tanto en los ectotérmicos como en los endotérmicos está controlada principalmente por el área preóptica del hipotálamo anterior . [11] Este control homeostático es independiente de la sensación de temperatura . [11]

En aves y mamíferos

Canguro lamiéndose los brazos para refrescarse

En ambientes fríos, las aves y los mamíferos emplean las siguientes adaptaciones y estrategias para minimizar la pérdida de calor:

  1. Utilizando pequeños músculos lisos ( erectores pili en los mamíferos), que están unidos a los tallos de las plumas o del pelo, esto distorsiona la superficie de la piel haciendo que los tallos de las plumas o del pelo se mantengan erguidos (lo que se denomina piel de gallina ), lo que ralentiza el movimiento del aire a través de la piel y minimiza la pérdida de calor.
  2. Aumento del tamaño corporal para mantener más fácilmente la temperatura corporal central (los animales de sangre caliente en climas fríos tienden a ser más grandes que especies similares en climas más cálidos (ver la regla de Bergmann ))
  3. Tener la capacidad de almacenar energía en forma de grasa para el metabolismo.
  4. Tienen extremidades acortadas
  5. Tienen flujo sanguíneo en contracorriente en las extremidades: aquí es donde la sangre arterial caliente que viaja a la extremidad pasa por la sangre venosa más fría de la extremidad y se intercambia calor calentando la sangre venosa y enfriando la arterial (por ejemplo, el lobo ártico [12] o los pingüinos [13] ).

En ambientes cálidos, las aves y los mamíferos emplean las siguientes adaptaciones y estrategias para maximizar la pérdida de calor:

  1. Adaptaciones conductuales como vivir en madrigueras durante el día y ser nocturnos.
  2. Enfriamiento evaporativo por transpiración y jadeo.
  3. Almacenar reservas de grasa en un lugar (por ejemplo, la joroba del camello) para evitar su efecto aislante.
  4. Extremidades alargadas, a menudo vascularizadas, para conducir el calor corporal al aire.

En los humanos

Circuito de control simplificado de la termorregulación humana. [14]

Al igual que en otros mamíferos, la termorregulación es un aspecto importante de la homeostasis humana . La mayor parte del calor corporal se genera en los órganos profundos, especialmente el hígado, el cerebro y el corazón, y en la contracción de los músculos esqueléticos. [15] Los humanos han podido adaptarse a una gran diversidad de climas, incluidos los cálidos y húmedos y los cálidos y áridos. Las altas temperaturas suponen un estrés grave para el cuerpo humano, lo que lo pone en gran peligro de lesiones o incluso de muerte. Por ejemplo, una de las reacciones más comunes a las altas temperaturas es el agotamiento por calor, que es una enfermedad que puede ocurrir si uno se expone a altas temperaturas, lo que resulta en algunos síntomas como mareos, desmayos o un ritmo cardíaco acelerado. [16] [17] Para los humanos, la adaptación a las diferentes condiciones climáticas incluye tanto mecanismos fisiológicos resultantes de la evolución como mecanismos conductuales resultantes de adaptaciones culturales conscientes. [18] [19] El control fisiológico de la temperatura central del cuerpo se lleva a cabo principalmente a través del hipotálamo, que asume el papel de "termostato" del cuerpo. [20] Este órgano posee mecanismos de control, así como sensores de temperatura clave, que están conectados a células nerviosas llamadas termorreceptores. [21] Los termorreceptores se dividen en dos subcategorías: los que responden a temperaturas frías y los que responden a temperaturas cálidas. Estas células nerviosas, distribuidas por todo el cuerpo en los sistemas nerviosos periférico y central, son sensibles a los cambios de temperatura y pueden proporcionar información útil al hipotálamo a través del proceso de retroalimentación negativa, manteniendo así una temperatura central constante. [22] [23]

Un perro jadeando después del ejercicio.

Existen cuatro vías de pérdida de calor: evaporación, convección, conducción y radiación. Si la temperatura de la piel es mayor que la temperatura del aire circundante, el cuerpo puede perder calor por convección y conducción. Sin embargo, si la temperatura del aire circundante es mayor que la de la piel, el cuerpo gana calor por convección y conducción. En tales condiciones, el único medio por el cual el cuerpo puede deshacerse del calor es por evaporación. Por lo tanto, cuando la temperatura circundante es mayor que la temperatura de la piel, cualquier cosa que impida una evaporación adecuada hará que la temperatura corporal interna aumente. [24] Durante la actividad física intensa (por ejemplo, los deportes), la evaporación se convierte en la principal vía de pérdida de calor. [25] La humedad afecta la termorregulación al limitar la evaporación del sudor y, por lo tanto, la pérdida de calor. [26]

En reptiles

La termorregulación también es parte integral de la vida de un reptil, específicamente de lagartijas como Microlophus occipitalis y Ctenophorus decresii que deben cambiar de microhábitat para mantener una temperatura corporal constante. [27] [28] Al trasladarse a zonas más frías cuando hace demasiado calor y a zonas más cálidas cuando hace frío, pueden termorregular su temperatura para permanecer dentro de los límites necesarios. [ cita requerida ]

En las plantas

La termogénesis se produce en las flores de muchas plantas de la familia Araceae , así como en los conos de las cícadas . [29] Además, el loto sagrado ( Nelumbo nucifera ) es capaz de termorregularse a sí mismo, [30] permaneciendo en promedio 20 °C (36 °F) por encima de la temperatura del aire durante la floración. El calor se produce al descomponer el almidón que se almacenó en sus raíces, [31] lo que requiere el consumo de oxígeno a un ritmo cercano al de un colibrí en vuelo . [32]

Una posible explicación de la termorregulación de las plantas es que les proporciona protección contra las bajas temperaturas. Por ejemplo, la col fétida no es resistente a las heladas, pero empieza a crecer y a florecer cuando todavía hay nieve en el suelo. [29] Otra teoría es que la termogenicidad ayuda a atraer a los polinizadores, lo que se confirma con las observaciones de que la producción de calor va acompañada de la llegada de escarabajos o moscas. [33]

Se sabe que algunas plantas se protegen contra las temperaturas más frías utilizando proteínas anticongelantes . Esto ocurre en el trigo ( Triticum aestivum), las patatas ( Solanum tuberosum ) y varias otras especies de angiospermas . [7]

Regulación de la temperatura conductual

Los animales distintos de los humanos regulan y mantienen su temperatura corporal con ajustes fisiológicos y comportamiento. Los lagartos del desierto son ectotérmicos y, por lo tanto, no pueden regular su temperatura interna por sí mismos. Para regular su temperatura interna, muchos lagartos se reubican en un lugar ambientalmente más favorable. Pueden hacerlo por la mañana solo levantando la cabeza de su madriguera y luego exponiendo todo su cuerpo. Al tomar el sol, el lagarto absorbe el calor solar. También puede absorber calor por conducción de rocas calentadas que han almacenado energía solar radiante. Para bajar su temperatura, los lagartos exhiben diversos comportamientos. Los mares de arena, o ergs , producen hasta 57,7 °C (135,9 °F), y el lagarto de arena mantendrá sus patas en el aire para refrescarse, buscará objetos más frescos con los que entrar en contacto, encontrará sombra o regresará a su madriguera. También van a sus madrigueras para evitar enfriarse cuando la temperatura baja. Los animales acuáticos también pueden regular su temperatura conductualmente cambiando su posición en el gradiente térmico. [34] Se ha observado que las ardillas se tumban boca abajo en un lugar fresco y sombreado, " splooting ", en días calurosos. [35]

Durante el clima frío, muchos animales aumentan su inercia térmica acurrucándose.

Los animales también practican la cleptotermia , en la que comparten o roban el calor corporal de los demás. La cleptotermia se observa, particularmente entre los juveniles, en endotermos como los murciélagos [36] y las aves (como el pájaro ratón [37] y el pingüino emperador [38] ). Esto permite a los individuos aumentar su inercia térmica (como en la gigantotermia ) y, por lo tanto, reducir la pérdida de calor. [39] Algunos ectotermos comparten madrigueras de ectotermos. Otros animales explotan los termiteros . [40] [41]

Algunos animales que viven en ambientes fríos mantienen su temperatura corporal evitando la pérdida de calor. Su pelaje crece más denso para aumentar la cantidad de aislamiento . Algunos animales son heterotérmicos regionalmente y pueden permitir que sus extremidades menos aisladas se enfríen a temperaturas mucho más bajas que su temperatura central, casi a 0 °C (32 °F). Esto minimiza la pérdida de calor a través de las partes del cuerpo menos aisladas, como las piernas, los pies (o pezuñas) y la nariz. [ cita requerida ]

Las diferentes especies de Drosophila que se encuentran en el desierto de Sonora explotan diferentes especies de cactus en función de las diferencias de termotolerancia entre especies y huéspedes. Por ejemplo, Drosophila mettleri se encuentra en cactus como el saguaro y la senita ; estos dos cactus se mantienen frescos al almacenar agua. Con el tiempo, los genes que seleccionan una mayor tolerancia al calor se redujeron en la población debido al clima más frío del huésped que la mosca puede explotar. [ cita requerida ]

Algunas moscas, como Lucilia sericata , ponen sus huevos en masa. El grupo de larvas resultante, dependiendo de su tamaño, es capaz de termorregularse y mantenerse a la temperatura óptima para su desarrollo.

Un avestruz puede mantener su temperatura corporal relativamente constante, aunque el ambiente pueda ser muy caluroso durante el día y frío durante la noche.

Los koalas también pueden termorregular su comportamiento al buscar las partes más frescas de los árboles en los días calurosos. Preferentemente se envuelven alrededor de las partes más frescas de los árboles, generalmente cerca de la base, para aumentar su radiación pasiva de calor corporal interno. [42]

Hibernación, estivación y letargo diario

Para hacer frente a la escasez de alimentos y a las bajas temperaturas, algunos mamíferos hibernan durante los períodos fríos. Para permanecer en "estasis" durante largos períodos, estos animales acumulan reservas de grasa parda y ralentizan todas las funciones corporales. Los verdaderos hibernadores (por ejemplo, las marmotas) mantienen su temperatura corporal baja durante la hibernación, mientras que la temperatura central de los falsos hibernadores (por ejemplo, los osos) varía; en ocasiones, el animal puede salir de su guarida durante breves períodos. Algunos murciélagos son verdaderos hibernadores y dependen de una termogénesis rápida y sin temblores de su depósito de grasa parda para salir de la hibernación. [43]

La estivación es similar a la hibernación, sin embargo, generalmente ocurre en períodos cálidos para permitir que los animales eviten las altas temperaturas y la desecación . Tanto los invertebrados como los vertebrados terrestres y acuáticos entran en estivación. Los ejemplos incluyen mariquitas ( Coccinellidae ), [44] tortugas del desierto de América del Norte , cocodrilos , salamandras , sapos de caña , [45] y la rana que retiene agua . [46]

El letargo diario ocurre en pequeños endotermos como los murciélagos y los colibríes , lo que reduce temporalmente sus altas tasas metabólicas para conservar energía. [47]

Variación en animales

Gráfico que muestra la variación diurna de la temperatura corporal.

Temperatura humana normal

Anteriormente, la temperatura oral promedio para adultos sanos se consideraba 37,0 °C (98,6 °F), mientras que los rangos normales son de 36,1 a 37,8 °C (97,0 a 100,0 °F). En Polonia y Rusia, la temperatura se medía axilarmente (debajo del brazo). En estos países, 36,6 °C (97,9 °F) se consideraba la temperatura "ideal", mientras que los rangos normales son de 36,0 a 36,9 °C (96,8 a 98,4 °F). [48]

Estudios recientes sugieren que la temperatura media de los adultos sanos es de 36,8 °C (98,2 °F) (mismo resultado en tres estudios diferentes). Las variaciones (una desviación estándar ) de otros tres estudios son:

La temperatura medida varía según la colocación del termómetro, siendo la temperatura rectal 0,3–0,6 °C (0,5–1,1 °F) más alta que la temperatura oral, mientras que la temperatura axilar es 0,3–0,6 °C (0,5–1,1 °F) más baja que la temperatura oral. [50] Se encontró que la diferencia promedio entre las temperaturas oral y axilar de los niños indios de 6 a 12 años era solo de 0,1 °C (desviación estándar 0,2 °C), [51] y la diferencia media en los niños malteses de 4 a 14 años entre la temperatura oral y axilar fue de 0,56 °C, mientras que la diferencia media entre la temperatura rectal y axilar para los niños menores de 4 años fue de 0,38 °C. [52]

Variaciones debidas a los ritmos circadianos

En los seres humanos, se ha observado una variación diurna dependiente de los períodos de descanso y actividad, más baja entre las 23:00 y las 3:00 horas y con un pico entre las 10:00 y las 18:00 horas. Los monos también tienen una variación diurna bien marcada y regular de la temperatura corporal que sigue a los períodos de descanso y actividad, y no depende de la incidencia del día y la noche; los monos nocturnos alcanzan su temperatura corporal más alta durante la noche y la más baja durante el día. Sutherland Simpson y JJ Galbraith observaron que todos los animales y pájaros nocturnos, cuyos períodos de descanso y actividad se invierten naturalmente por hábito y no por interferencia externa, experimentan su temperatura más alta durante el período natural de actividad (noche) y la más baja durante el período de descanso (día). [10] Esas temperaturas diurnas se pueden revertir invirtiendo su rutina diaria. [53]

En esencia, la curva de temperatura de las aves diurnas es similar a la de los humanos y otros animales homeotermos, excepto que el máximo se produce más temprano en la tarde y el mínimo más temprano en la mañana. Además, las curvas obtenidas de conejos, cobayas y perros fueron bastante similares a las de los humanos. [10] Estas observaciones indican que la temperatura corporal está parcialmente regulada por ritmos circadianos . [ cita requerida ]

Variaciones debidas a los ciclos menstruales humanos

Durante la fase folicular (que dura desde el primer día de la menstruación hasta el día de la ovulación ), la temperatura corporal basal promedio en las mujeres varía de 36,45 a 36,7 °C (97,61 a 98,06 °F). Dentro de las 24 horas posteriores a la ovulación, las mujeres experimentan una elevación de 0,15 a 0,45 °C (0,27 a 0,81 °F) debido al aumento de la tasa metabólica causada por los niveles muy elevados de progesterona . La temperatura corporal basal varía entre 36,7 y 37,3 °C (98,1 a 99,1 °F) durante toda la fase lútea y desciende a niveles preovulatorios a los pocos días de la menstruación. [54] Las mujeres pueden registrar este fenómeno para determinar si están ovulando y cuándo, a fin de ayudar a la concepción o la anticoncepción. [ cita requerida ]

Variaciones debidas a la fiebre

La fiebre es una elevación regulada de la temperatura central establecida en el hipotálamo , causada por pirógenos circulantes producidos por el sistema inmunológico. Para el sujeto, un aumento de la temperatura central debido a la fiebre puede provocar una sensación de frío en un entorno en el que las personas sin fiebre no sienten frío. [ cita requerida ]

Variaciones debidas al biofeedback

Se sabe que algunos monjes practican Tummo , técnicas de meditación de biorretroalimentación , que les permiten elevar sustancialmente su temperatura corporal. [55]

Efecto sobre la esperanza de vida

Los efectos de un cambio genético de este tipo en la temperatura corporal sobre la longevidad son difíciles de estudiar en humanos. [56]

Límites compatibles con la vida

Existen límites tanto de calor como de frío que un animal endotérmico puede soportar y otros límites mucho más amplios que un animal ectotérmico puede soportar y aun así vivir. El efecto de un frío demasiado extremo es disminuir el metabolismo y, por lo tanto, disminuir la producción de calor. Tanto las vías catabólicas como las anabólicas participan en esta depresión metabólica y, aunque se consume menos energía, se genera menos energía. Los efectos de esta disminución del metabolismo se hacen notar primero en el sistema nervioso central , especialmente en el cerebro y en las partes relacionadas con la conciencia; [57] tanto la frecuencia cardíaca como la respiratoria disminuyen; el juicio se deteriora a medida que sobreviene la somnolencia, que se vuelve cada vez más profunda hasta que el individuo pierde el conocimiento; sin intervención médica, la muerte por hipotermia sigue rápidamente. Ocasionalmente, sin embargo, pueden aparecer convulsiones hacia el final y la muerte es causada por asfixia . [58] [57]

En experimentos con gatos realizados por Sutherland Simpson y Percy T. Herring, los animales no pudieron sobrevivir cuando la temperatura rectal cayó por debajo de los 16 °C (61 °F). [57] A esta baja temperatura, la respiración se hizo cada vez más débil; el impulso cardíaco generalmente continuaba después de que la respiración había cesado, los latidos se volvieron muy irregulares, pareciendo cesar, y luego comenzando de nuevo. La muerte parecía deberse principalmente a asfixia , y la única señal segura de que había tenido lugar fue la pérdida de los reflejos rotulianos. [58]

Sin embargo, una temperatura demasiado alta acelera el metabolismo de diferentes tejidos a tal velocidad que su capital metabólico se agota pronto. La sangre demasiado caliente produce disnea al agotar el capital metabólico del centro respiratorio; [59] la frecuencia cardíaca aumenta; los latidos se vuelven arrítmicos y finalmente cesan. El sistema nervioso central también se ve profundamente afectado por la hipertermia y el delirio , y pueden aparecer convulsiones. También se puede perder la conciencia, lo que lleva a la persona a un estado comatoso . Estos cambios a veces también se pueden observar en pacientes que experimentan fiebre aguda . [ cita requerida ] El músculo de los mamíferos se vuelve rígido con el rigor del calor a unos 50 °C, y la rigidez repentina de todo el cuerpo hace imposible la vida. [58]

HM Vernon realizó trabajos sobre la temperatura de muerte y la temperatura de parálisis (temperatura de rigor térmico) de varios animales. Encontró que las especies de la misma clase mostraban valores de temperatura muy similares, siendo los de los anfibios examinados 38,5 °C, los peces 39 °C, los reptiles 45 °C y varios moluscos 46 °C. [ cita requerida ] Además, en el caso de los animales pelágicos , demostró una relación entre la temperatura de muerte y la cantidad de constituyentes sólidos del cuerpo. En los animales superiores, sin embargo, sus experimentos tienden a mostrar que hay una mayor variación tanto en las características químicas como físicas del protoplasma y, por lo tanto, una mayor variación en la temperatura extrema compatible con la vida. [58]

Un estudio de 2022 sobre el efecto del calor en los jóvenes encontró que la temperatura crítica de bulbo húmedo a la que el estrés térmico ya no se puede compensar, T wb,crit , en adultos jóvenes y sanos que realizan tareas a tasas metabólicas modestas que imitan las actividades básicas de la vida diaria era mucho más baja que los 35 °C que generalmente se suponen, alrededor de 30,55 °C en ambientes húmedos de 36 a 40 °C, pero disminuyó progresivamente en ambientes más cálidos y secos. [60] [61]

Artrópodos

Las temperaturas máximas toleradas por ciertos artrópodos termófilos exceden las temperaturas letales para la mayoría de los vertebrados. [62]

Los insectos más resistentes al calor son tres géneros de hormigas del desierto registrados en tres partes diferentes del mundo. Las hormigas han desarrollado un estilo de vida de carroña durante breves períodos durante las horas más calurosas del día, cuando la temperatura supera los 50 °C (122 °F), en busca de cadáveres de insectos y otras formas de vida que han muerto por estrés térmico. [63]

En abril de 2014, el ácaro Paratarsotomus macropalpis, del sur de California , fue catalogado como el animal terrestre más rápido del mundo en relación con la longitud de su cuerpo, a una velocidad de 322 longitudes de cuerpo por segundo. Además de la velocidad inusualmente alta de los ácaros, los investigadores se sorprendieron al descubrir que corrían a tales velocidades sobre hormigón a temperaturas de hasta 60 °C (140 °F), lo cual es significativo porque esta temperatura está muy por encima del límite letal para la mayoría de las especies animales. Además, los ácaros pueden detenerse y cambiar de dirección muy rápidamente. [62]

Las arañas como Nephila pilipes exhiben un comportamiento de regulación térmica activa. [64] Durante los días soleados de alta temperatura, alinea su cuerpo con la dirección de la luz solar para reducir el área corporal expuesta a la luz solar directa. [64]

Véase también

Referencias

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