Termorregulación que mantiene una temperatura corporal interna estable independientemente de la influencia externa.
El grupo que incluye mamíferos y aves, ambos animales homeotérmicos "de sangre caliente" (en rojo) es polifilético .
La homeotermia , homotermia u homoiotermia [1] es la termorregulación que mantiene una temperatura corporal interna estable independientemente de la influencia externa. Esta temperatura corporal interna es a menudo, aunque no necesariamente, más alta que la del entorno inmediato [2] (del griego ὅμοιος homoios "similar" y θέρμη thermē "calor"). La homeotermia es uno de los 3 tipos de termorregulación en especies animales de sangre caliente . Lo opuesto a la homeotermia es la poiquilotermia . Un poiquilotermo es un organismo que no mantiene una temperatura interna fija, sino que fluctúa según su entorno y su comportamiento físico. [3]
Los homeotermos no son necesariamente endotérmicos . Algunos homeotermos pueden mantener temperaturas corporales constantes únicamente mediante mecanismos conductuales, es decir , termorregulación conductual. Muchos reptiles utilizan esta estrategia. Por ejemplo, los lagartos del desierto son notables porque mantienen temperaturas de actividad casi constantes que a menudo están dentro de uno o dos grados de sus temperaturas críticas letales.
Evolución
Origen de la homeotermia
La evolución de la homeotermia es un tema complejo con varias hipótesis propuestas para explicar su origen. Estas son las hipótesis más comunes:
Hipótesis de eficiencia metabólica : esta hipótesis sugiere que la homeotermia evolucionó como resultado de una mayor eficiencia metabólica. Mantener una temperatura interna constante permite una actividad enzimática y reacciones bioquímicas óptimas. Esta eficiencia podría haber proporcionado una ventaja en términos de niveles sostenidos de actividad, mejor búsqueda de alimento y mejor función muscular.
Hipótesis del cuidado parental endotérmico : esta hipótesis propone que la homeotermia se desarrolló como una forma de proporcionar ambientes internos consistentes y cálidos para los embriones en desarrollo o la descendencia joven. La endotermia podría haber permitido a los padres mantener calientes sus huevos o sus crías, lo que habría mejorado las tasas de supervivencia y una reproducción exitosa.
Hipótesis del nivel de actividad : la homeotermia podría haber evolucionado para facilitar niveles sostenidos de actividad. Los animales de sangre fría suelen verse limitados por las temperaturas externas, que pueden afectar su capacidad para cazar, escapar de los depredadores y realizar otras actividades esenciales. La homeotermia podría haber proporcionado una ventaja selectiva al permitir que los animales estuvieran activos durante períodos de tiempo más prolongados, aumentando sus posibilidades de supervivencia.
Dinámica depredador-presa : la evolución de la homeotermia podría estar vinculada a la dinámica depredador-presa. Si los depredadores fueran de sangre fría mientras sus presas fueran de sangre caliente, los depredadores podrían haber tenido dificultades para cazar eficientemente en condiciones más frías. La homeotermia en las especies de presa podría haber proporcionado una ventaja competitiva al permitirles mantener un rendimiento constante en un rango más amplio de temperaturas.
Inestabilidad ambiental : las fluctuaciones en el clima de la Tierra a lo largo de escalas de tiempo evolutivas podrían haber impulsado el desarrollo de la homeotermia. Los entornos con cambios de temperatura impredecibles podrían haber favorecido a los animales que podían regular su temperatura corporal internamente, permitiéndoles adaptarse a diferentes condiciones.
Coevolución con microorganismos : la homeotermia podría haber evolucionado en respuesta a interacciones con microorganismos, como parásitos y patógenos. Los animales de sangre caliente podrían haber obtenido una ventaja al crear un ambiente inhóspito para muchos organismos que causan enfermedades, reduciendo así el riesgo de infecciones.
Aislamiento y termorregulación : La homeotermia podría haberse originado como una respuesta al desarrollo de estructuras aislantes como pieles, plumas u otros revestimientos. A medida que los animales desarrollaron estas características aislantes, habrían estado mejor equipados para mantener una temperatura interna estable. Con el tiempo, esto podría haber dado lugar a mecanismos más avanzados de termorregulación.
Altitud y disponibilidad de oxígeno : algunos investigadores sugieren que la homeotermia podría haber evolucionado a medida que los animales migraron a altitudes más altas donde los niveles de oxígeno son más bajos. La homeotermia podría haber ayudado a compensar la reducida disponibilidad de oxígeno, asegurando una utilización eficiente del oxígeno y la función metabólica general.
Patrones migratorios : los animales que migraron largas distancias habrían encontrado una amplia gama de condiciones de temperatura. La homeotermia podría haber evolucionado como una forma de mantener una migración energéticamente eficiente al reducir la necesidad de detenerse y calentarse con frecuencia.
Beneficios energéticos : La homeotermia podría haber proporcionado ventajas energéticas al permitir a los animales explotar una gama más amplia de nichos ecológicos y fuentes de alimento. Los animales de sangre caliente podrían haber sobrevivido en hábitats donde los competidores de sangre fría luchaban debido a las limitaciones de temperatura.
Es importante señalar que estas hipótesis no son mutuamente excluyentes y que la evolución de la homeotermia probablemente implicó una combinación de factores. El origen exacto de la homeotermia sigue siendo un área de investigación y debate activo dentro de la comunidad científica.
Ventajas
Las enzimas tienen un rango de temperatura relativamente estrecho en el que su eficiencia es óptima. Las temperaturas fuera de este rango pueden reducir en gran medida la velocidad de una reacción o detenerla por completo. [4] Por lo tanto, una criatura con una temperatura corporal bastante constante puede especializarse en enzimas que son eficientes a esa temperatura particular. Un poiquilotermo debe operar muy por debajo de su eficiencia óptima la mayor parte del tiempo, migrar, hibernar o gastar recursos adicionales produciendo una gama más amplia de enzimas para cubrir un rango más amplio de temperaturas corporales.
Sin embargo, algunos ambientes ofrecen temperaturas mucho más consistentes que otros. Por ejemplo, los trópicos suelen tener variaciones estacionales de temperatura que son menores que sus variaciones diurnas. Además, las grandes masas de agua, como el océano y los lagos muy grandes , tienen variaciones de temperatura moderadas. Las aguas debajo de la superficie del océano tienen una temperatura particularmente estable.
Desventajas
Debido a que muchos animales homeotérmicos utilizan enzimas especializadas en un rango estrecho de temperaturas corporales, la hipotermia conduce rápidamente al letargo y luego a la muerte. Además, la homeotermia obtenida a partir de la endotermia es una estrategia de alta energía [5] y muchos entornos ofrecerán una menor capacidad de carga a estos organismos. En climas fríos, el gasto de energía para mantener la temperatura corporal acelera la inanición y puede provocar la muerte.
^ McNab, Brian K. (1 de enero de 1978). "La evolución de la endotermia en la filogenia de los mamíferos". El naturalista americano . 112 (983): 1–21. doi :10.1086/283249. ISSN 0003-0147. S2CID 84070652.
^ Ivanov, KP (2005). "El desarrollo de los conceptos de homeotermia y termorregulación" (PDF) . Revista de biología térmica . 31 (1–2): 24–29. doi :10.1016/j.jtherbio.2005.12.005. Archivado desde el original (PDF) el 25 de febrero de 2017 . Consultado el 25 de febrero de 2017 .
^ "33.3C: Homeostasis - Termorregulación". Biología LibreTexts . 2018-07-16 . Consultado el 30 de enero de 2021 .
^ Daniel, Roy M.; Peterson, Michelle E.; Danson, Michael J.; Precio, Nicolás C.; Kelly, Sharon M.; Monje, Colin R.; Weinberg, Cristina S.; Oudshoorn, Mateo L.; Lee, Charles K. (15 de enero de 2010). "La base molecular del efecto de la temperatura sobre la actividad enzimática". Revista Bioquímica . 425 (2): 353–360. doi :10.1042/BJ20091254. hdl : 10289/3552 . ISSN 0264-6021. PMID 19849667.
^ Levesque, Danielle L.; Lovegrove, Barry G. (1 de mayo de 2014). "Aumento de la homeotermia durante la reproducción en un mamífero placentario basal". Revista de biología experimental . 217 (9): 1535-1542. doi : 10.1242/jeb.098848 . ISSN 0022-0949. PMID 24501138.
