Eyepatch Butterflyfish (Chaetodon adiergastos) over coral reef. Bali, Indonesia

¿Cómo combaten los peces el calor y el frío?

Entre esta semana y la próxima, he decidido hablar sobre los diferentes métodos que tienen los peces para regular su temperatura corporal. Así, esta semana me centraré en los peces de sangre fría (ectotermos o poiquilotermos) y la próxima, en los total o regionalmente de sangre caliente (endotermos).

INTRODUCCIÓN

De acuerdo con los fisiólogos, las relaciones térmicas entre los animales y sus ambientes pueden ser de diferentes tipos:

  • Endotermos: son aquellos que calientan sus tejidos corporales por medio de la producción metabólica de calor (conocidos popularmente como animales de sangre caliente)
Los animales de sangre caliente (endotermos) mantienen la temperatura independientemente de la del ambiente (Foto de Sheppard Software).
Los animales de sangre caliente (endotermos) mantienen la temperatura independientemente de la del ambiente (Foto de Sheppard Software).
  • Ectotermos (o poiquilotermos): son aquellos en los que las condiciones ambientales determinan la temperatura de su cuerpo (conocidos popularmente como animales de sangre fría).
Los animales de sangre fría (ectotermos o poiquilotermos) tienen la misma temperatura que el ambiente (Foto de Sheppard Software).
Los animales de sangre fría (ectotermos o poiquilotermos) tienen la misma temperatura que el ambiente (Foto de Sheppard Software).

Los animales de sangre fría, como son la mayoría de peces, deben tener la capacidad de tolerar un rango de temperaturas bastante amplio (organismos euritérmicos). El motivo es poder funcionar a varias temperaturas corporales por si cambia mucho la temperatura ambiente.

Otro concepto es el de la termorregulación, que consiste en el mantenimiento de la temperatura corporal relativamente constante. Así pues, independientemente de si son endotermos o ectotermos (o poiquilotermos), a la vez, los animales pueden ser termoreguladores o no. Esta termorregulación puede deberse a su comportamiento (por ejemplo, evitando determinadas temperaturas) o bien por métodos fisiológicos (llamándose en este caso homeotermos).

PECES CON TERMORREGULACIÓN CONDUCTUAL

En el mar, las grandes masas de aguas presentan temperaturas distintas: las más superficiales tienen temperaturas más altas que las profundas. Los peces que optan por permanecer en una capa de agua y no en otra se adaptan a su temperatura y la mantienen mientras se encuentren en ella. Esta es una forma simple de termorregulación conductual.

¿CÓMO EVITAN MORIR A UN EXCESO DE CALOR?

Cuando un organismo poiquilotermo se expone a temperaturas muy altas (pero no letales) produce unas proteínas llamadas de choque térmico o de estrés. Esta estrategia no es exclusiva de los peces. De hecho, esta respuesta se produce en todos los animales. La mayoría de estas proteínas se sintetizan sólo cuando aumenta mucho la temperatura corporal o por algún otro factor. El aumento de la temperatura del cuerpo supone un riesgo importante de muerte ya que produce la pérdida de muchas funciones por la desnaturalización de las proteínas, es decir, el desplegamiento y pérdida de sus funciones.

Así pues, las proteínas de choque térmico se encargan de compensar la desnaturalización de las proteínas ayudándolas a plegarse nuevamente. Este proceso requiere una gran cantidad de energía.

¿POR QUÉ NO SE CONGELAN LOS PECES DE AGUAS FRÍAS?

Si los peces no tuvieran mecanismos para evitar la congelación, sus líquidos corporales se congelarían a partir de los -0,1 a -1,9ºC. Hay que tener en cuenta que la congelación interna de las células causa su muerte, lo que puede provocar la muerte del organismo. De todos modos, en un proceso de congelación, lo primero que se congela son los líquidos corporales que hay fuera de las células, lo que supone menos riesgo de muerte.

Si los peces no tuvieran mecanismos para evitar la congelación, sus líquidos corporales se congelarían a partir de los -0,1 a -1,9ºC (Foto de Kitami City).
Si los peces no tuvieran mecanismos para evitar la congelación, sus líquidos corporales se congelarían a partir de los -0,1 a -1,9ºC (Foto de Kitami City).

En general, los organismos que se exponen a la congelación, presentan diferentes métodos para hacer frente a esta situación. Entre estos, mencionar:

  1. Producción de anticongelantes
  2. Superenfriamiento

PRODUCCIÓN DE ANTICONGELANTES

Los anticongelantes son sustancias disueltas que se agregan a los líquidos del cuerpo para disminuir el punto de congelación (temperatura a partir de la cual se congela un líquido).

Estas sustancias pueden funcionar de dos formas distintas. Por un lado, por el simple hecho de estar en el líquido, aumentan la concentración de sustancias en estos líquidos y disminuyen el punto de congelación, pero no se debe a sus propiedades químicas.

Por otro lado, otras pueden tener propiedades químicas específicas que provocan la disminución del punto de congelación. En específico, se unen a los cristales de hielo e impidan que éstos puedan crecer. Éste es el caso de la mayoría de peces teleósteos (peces óseos).

En el caso de los peces polares, aunque algunas especies mantienen los anticongelantes durante todo el año, la mayoría los sintetiza sólo durante el invierno.

Por poner un ejemplo a todo esto, el lenguado de invierno (Pleuronectes americanus) es una de las especies productoras de anticongelantes más conocida. Este animal tiene una gran cantidad de copias del gen que codifica la síntesis de la proteína anticongelante y estos genes se sintetizan antes de que empiece el invierno gracias a la inducción por la reducción de la luz solar.

Lenguado de invierno (Pleuronectes americanus) (Foto de Bio Umass)
Lenguado de invierno (Pleuronectes americanus) (Foto de Bio Umass)

SUPERENFRIAMIENTO

El superenfriamiento es el fenómeno por el cual las soluciones acuosas se enfrían progresivamente y no se congelan ni por debajo de su punto de congelación. De todas formas, es un estado inestable y la solución superenfriada puede congelarse espontáneamente en cualquier momento.

Aunque los animales no producen voluntariamente su superenfriamiento, pueden modificar la probabilidad de congelarse de forma espontánea. Para hacerlo, eliminan los agentes nucleantes de hielo, sustancias que actúan como foco para el desarrollo de la congelación.

Algunas especies de peces de aguas profundas pueden nadar, a pesar de que el punto de congelación sea a -1ºC, en aguas de -1,9ºC.

REFERENCIAS

  • Hickman, Roberts, Larson, l’Anson & Eisenhour (2006). Principios integrales de Zoología. McGraw Hill (13 ed).
  • Hill, Wyse & Anderson (2006). Fisiología animal. Editorial Medica Panamericana (1 ed).

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