El secreto de la respiración del lagarto
Un lagarto monitor de la sabana africana - Cheryl Ertelt

El secreto de la respiración del lagarto

Investigadores afirman en Nature que el método que emplean estos animales se originó hace 270 millones de años y pudo ser compartido por los dinosaurios

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El aire fluye principalmente en un circuito de un solo sentido a través de los pulmones de los lagartos monitor, un método de respiración compartido por las aves, los caimanes y, presumiblemente, los dinosaurios, según desgrana un nuevo estudio de la Universidad de Utah, en Salt Lake City, Estados Unidos. Los resultados, publicados en la edición digital de este miércoles de 'Nature', plantean la posibilidad de que este patrón de respiración se originara hace 270 millones de años, unos 20 millones de años antes de lo que se creía anteriormente y 100 millones de años antes de las primeras aves. "Parece que es mucho más frecuente y antiguo de lo que nadie pensaba", dice la autora principal del estudio y profesora asociada de Biología en la Universidad de Utah, C.G. Farmer.

"Se ha pensado que es importante para apoyar la actividad vigorosa de las aves, como el vuelo. Ahora sabemos que no es único de las aves. Nuestras nociones previas sobre la función de estos patrones de un solo sentido de circulación de aire son inadecuadas", agrega. Sin embargo, Farmer advierte de que, debido a que los pulmones de los lagartos tienen una estructura diferente a los pulmones de las aves y del cocodrilo, también es posible que el flujo de aire de un solo sentido se desarrollara de forma independiente hace unos 30 millones de años en los antepasados de los lagartos monitor y hace unos 250 millones de años en los arcosaurios, el grupo que dio origen a cocodrilos, dinosaurios y aves. Para saber la respuesta, esta experta cree que se deben estudiar más especies de lagartos, como los geckos y las iguanas.

Respiración de marea

Los seres humanos y la mayoría de los animales tienen un patrón de respiración "de marea", en el que el aire fluye en la ramificación de los pulmones, progresivamente en las cada vez más pequeñas vías aéreas o bronquios, terminando en pequeñas cavidades llamadas alveolos, donde el oxígeno pasa a la sangre y el dióxido de carbono sale de la sangre y entra en el pulmones, momento en el que aire fluye de vuelta por el mismo camino. Por otra parte, las aves tienen algún flujo de aire dentro y fuera de los sacos de aire, pero su respiración está dominada por un solo sentido de flujo de aire en el propio pulmón. El aire fluye a través del pulmón en una dirección, haciendo un bucle antes de salir del pulmón.

En 2010, Farmer publicó un estudio que muestra que en los cocodrilos existe mayoritariamente un flujo de aire de un solo sentido o "unidireccional" controlado por válvulas aerodinámicas, lo que significa que el patrón de respiración probable evolucionó antes de hace 250 millones de años, cuando los crocodilios, los antepasados de los cocodrilos y caimanes, se separaron del árbol genealógico de los arcosaurios que condujo a la evolución de los pterosaurios voladores, dinosaurios y, finalmente, las aves.

Modelo en 3D del esqueleto y los pulmones de un lagarto de la sabana Emma Schachner

El nuevo análisis encontró un flujo de aire de un solo sentido en los lagartos monitor de la sabana africana, 'Varanus exanthematicus', una de las aproximadamente 73 especies de lagartos, aunque había un poco de flujo de aire de marea en las regiones de los pulmones. Eso significa que el flujo de aire de un solo sentido no surgió entre los primeros arcosaurios hace unos 250 millones de años, sino ya desde hace 270 millones de años entre los diápsidos de sangre fría, los ancestros comunes de los arcosaurios y 'Lepidosauromorpha', un grupo de reptiles que hoy incluye a lagartos, serpientes y tuátaras.

Este patrón de flujo de aire en una dirección puede ayudar a las aves a volar sin desmayo en altitudes elevadas, donde los niveles de oxígeno son bajos. Antes de este nuevo estudio, Farmer y otros expertos habían especulado con que el patrón de flujo de aire de un solo sentido podría haber ayudado a los antepasados dr los dinosaurios a dominar la Tierra cuando los niveles de oxígeno atmosféricos eran bajos después de la extinción masiva del Pérmico-Triásico, la peor en la historia de la Tierra, hace 251 millones de años.

"Pero si se desarrolló 20 millones de años antes en un ancestro común, este flujo unidireccional habría evolucionado bajo niveles muy altos de oxígeno -señala esta investigadora-. Por eso hay un misterio profundo sobre el origen evolutivo del flujo de aire en un solo sentido". El estudio demostró que el aire entra en la tráquea del lagarto, luego fluye en las dos vías principales, que entran en el pulmón. Pero entonces, en lugar de fluir como una marea, se retira de la misma manera: el aire hace un bucle hacia atrás en dirección de la cola a la cabeza moviéndose de una vía aérea lateral a la otra a través de pequeñas perforaciones entre ellas.

Las paredes que contienen perforaciones que permiten que el aire fluya de una cámara a la siguiente "son como cortinas de encaje", dice Farmer. No parece que existan válvulas mecánicas o esfínteres, por lo que este flujo de aire de un solo sentido "surge simplemente por chorro" cuando el aire fluye alrededor de curvas en las vías respiratorias del pulmón, como lo corrobora el hecho de que este patrón se observó, incluso, en los pulmones de lagartijas.