El problema del pulmón subacuático

En «Pulmones de holoturia» aprendimos que los pepinos de mar toman el oxígeno del agua mediante pulmones y viven para contarlo. Pero de este concepto surge una pregunta muy interesante que puede llevarnos lejos: ¿por qué las ballenas, pingüinos y otros tetrápodos que volvieron al mar de sus ancestros, continuaron respirando aire en lugar de adaptar sus pulmones a la respiración subacuática?

Escasez de oxígeno

Al confrontar a las holoturias frente a ballenas o pingüinos, lo primero es darnos cuenta de que estamos comparando a una especie de calabacines viscosos y medio deformes que se arrastran pesadamente por el fondo tragando fango, con animales vigorosos y activos capaces de nadar, saltar, morder y hasta desarrollar un metabolismo de sangre caliente. En contraste con las holoturias, los tetrápodos necesitamos extraer ingentes cantidades de oxígeno para mantener nuestro desenfrenado nivel de actividad.

Además, también la física nos presenta un par de problemas que hacen casi imposible que un tetrápodo se adapte a la respiración pulmonar subacuática, problemas que lo obligarían a experimentar profundas modificaciones tanto en su aparato respiratorio como en los otros sistemas que lo complementan. Y es que no es lo mismo llenar tus pulmones de aire que de agua.

En primer lugar, el oxígeno disuelto en el agua se encuentra en una proporción muy inferior que en el aire (unas 30 veces menos). O dicho con otras palabras, aunque la vida aerobia surgió y evolucionó bajo el agua, el medio acuático es relativamente pobre en oxígeno si lo comparamos con la atmósfera.

Este problema podría solventarse haciendo más grande el corazón y aumentando el ritmo cardíaco, para así­ acelerar el paso de la sangre por los capilares sanguíneos de los alvéolos pulmonares y maximizar el intercambio gaseoso. Lo malo es que esto supondría consumir más energía y a la vez, más oxígeno.

Un incremento en la concentración de hematíes en sangre también ayudaría a extraer el escaso oxígeno disuelto en el agua. Los hematíes (o glóbulos rojos) son las células encargadas de portar la hemoglobina, una proteína de intenso color rojo que funciona atrapando el oxígeno en los pulmones y liberándolo más tarde en los tejidos.

Una cosa que saben muy bien los entrenadores deportivos es que tras una estancia en alta montaña, donde el aire está enrarecido y la presión atmosférica es menor, el organismo reacciona aumentando el número de los hematíes y la concentración de hemoglobina en estos. ¿Por qué si no antes de los campeonatos importantes los entrenadores de fútbol acostumbran a hacer “concentraciones” en países alpinos como Suiza o Austria? Para que sus jugadores obtengan legalmente un plus de resistencia y velocidad sin necesidad de doparse, semejante a lo que hacen algunos ciclistas corruptos que se ahorran tiempo y dinero inyectándose ellos mismos grandes cantidades de eritrocitos antes de cada carrera. Pero esto último no es natural y se acaba pagando caro, ya sea en los tribunales o con la vida. No sería el primer ciclista que muere tirado en medio de la carretera por una embolia, o acaba días después en el hospital con hepatitis B o SIDA.

Demasiada densidad

Y en segundo lugar, regresando al tema, la densidad y la viscosidad del agua son incomparablemente mayores a las del aire. Según las leyes de la mecánica de fluidos, la presión necesaria para impulsar un fluido a través de un conducto es directamente proporcional a la densidad y la viscosidad del propio fluido, del mismo modo que es muy fácil beberse un refresco con una pajita pero hacerlo con miel o mermelada es misión imposible.

Un tetrápodo que pretenda llenar y vaciar sus pulmones impulsando agua a través de las vías respiratorias, deberá ejercer una fuerza mayor en cada movimiento de la que sería necesaria si solo tuviera que mover aire. Los músculos ventilatorios, como los intercostales y el diafragma de los mamíferos, habrán de estar mucho más desarrollados si se pretende mantener el suficiente ritmo de inspiración y espiración.

Incluso con una sangre enriquecida en glóbulos rojos bien atiborrados de hemoglobina y músculos ventilatorios fuertes de verdad, dudo mucho que un tetrápodo homeotermo logre obtener todo el oxígeno que requiere para mantener constante su temperatura corporal. Generar calor interno resulta muy costoso, y un animal de sangre caliente no llegaría muy lejos a menos que encontrase otras alternativas metabólicas que redujeran el consumo de oxígeno.

Ya veremos este asunto más adelante cuando sigamos con la «Anatomí­a de la Sirenita». Quedaos de momento con esta idea.

Para terminar, y regresando finalmente a delfines y compañía, existe un motivo evidente por el cual estos animales nunca adaptaron sus pulmones a la respiración subacuática. Sencillamente porque no es necesario.

El no poder alejarse demasiado de la superficie del agua es una nimiedad pues, al fin y al cabo, la mayor parte de las presas y de la biomasa marina se encuentra a poca profundidad. De hecho, desde que los cetáceos aparecieron a principios del Terciario han sabido explotar los recursos que brinda el océano con eficacia y se han mantenido durante 50 millones de años en la cúspide de las cadenas tróficas marinas sin que nadie se atreva a toserles (excepto quizás los humanos); y en su día, los grandes reptiles marinos también disfrutaron de un éxito similar.

¿Quién querría respirar bajo el agua teniendo todo el océano a sus pies?