Fisiología Animal Comparada

Nutrición y Digestión

La nutrición de los animales, es decir, el conjunto de procesos relacionados con la toma de sustancias del exterior y su transformación y utilización posteriores, es de tipo heterótrofa.

Evolución de la Digestión en Invertebrados

La evolución de los invertebrados está caracterizada por:

• El paso de una digestión intracelular a una extracelular, con mecanismos intermedios de digestión mixta.
• La aparición, junto con la digestión extracelular, de estructuras con función trituradora que realizan una digestión mecánica previa a la digestión química.
• La formación de glándulas digestivas que elaboran jugos con enzimas hidrolíticas (enzimas que rompen enlaces de moléculas con ayuda de agua) para la digestión química.
• La formación de dos aberturas en el tubo digestivo: boca (entrada de alimentos) y ano (salida de residuos no digeridos ni absorbidos).
• La regionalización del tubo digestivo en órganos especializados en funciones concretas, como la ingestión, masticación, digestión química o absorción.

Digestión en Poríferos

El agua entra con partículas de alimento en el animal a través de los poros inhalantes (orificios en la epidermis). Gracias a los canales, los poros inhalantes comunican con el atrio, que es una cavidad general que está tapizada por unas células (coanocitos) que con su flagelo generan corrientes de agua para atraer las partículas y fagocitarlas. La digestión es intracelular. Por último, el agua sale del animal a través del ósculo, que es una cavidad mayor.

Aparato Digestivo en Vertebrados

Los vertebrados presentan un verdadero aparato digestivo:

• La aparición de anillos musculares, esfínteres, para controlar el paso del alimento de unas zonas a otras.
• La elongación y plegamiento del tubo digestivo, para incrementar la superficie de absorción.
• El desarrollo de la capa muscular del tubo digestivo para impulsar el alimento mediante ondas peristálticas.
• La especialización de glándulas digestivas conectadas a diferentes partes del tubo, para la secreción de enzimas encargadas de la digestión química.
• La aparición del control hormonal de la digestión.

Estructuras del Aparato Digestivo en Vertebrados

• Labios: estructura que limita la boca de muchos mamíferos en su parte exterior y está especializada en la succión.
• Lengua: estructura de naturaleza variada y con funciones diversas. En los mamíferos, una musculosa lengua distribuye el alimento durante la digestión en la boca y empuja el bolo alimenticio hacia la faringe para su deglución.
• Dientes: se ocupan de la digestión mecánica (masticación y trituración).
• Glándulas salivales: su secreción, la saliva, es responsable de la digestión química. Además, la mucina de la saliva hidrata y lubrica la comida masticada dando lugar al bolo alimenticio y facilitando su deglución.
• Faringe: parte del tubo que participa en la deglución, rodeada de músculos para empujar el bolo alimenticio hacia el esófago.
• Esófago: en el esófago se encarga de la segunda parte de la deglución: el traslado del alimento desde la faringe hasta el estómago, facilitando el tránsito mediante los movimientos peristálticos de sus paredes musculosas. Comunica con el estómago a través de un esfínter llamado cardias.
• Estómago: en el estómago hay una dilatación del tubo en la que el bolo alimenticio se almacena un cierto tiempo y después sufre una digestión química. Para ello, en la mucosa de la pared del estómago se encuentran dispersas las glándulas gástricas que poseen dos tipos de células secretoras: las células parietales, que producen ácido clorhídrico, y las células principales, que sintetizan la enzima pepsina. El ácido clorhídrico y la pepsina forman una papilla acuosa, los jugos gástricos, que termina mezclándose con el bolo alimenticio. El resultado es una papilla llamada quimo. A la salida del estómago se encuentra el píloro, un esfínter que deja pasar poco a poco el quimo hacia el intestino delgado.
• Intestino delgado: el quimo pasa poco a poco a través del píloro hacia el duodeno, la primera región del intestino delgado. En esta región se completa la digestión química gracias a la bilis generada en el hígado y al jugo pancreático, que neutraliza el ácido clorhídrico del estómago y se encargan de la emulsión de las grasas por parte de la bilis, la descomposición de las grasas en ácidos grasos y glicerina, de los péptidos y proteínas en aminoácidos y de los glúcidos en monosacáridos. La papilla que se forma a partir del quimo se llama quilo, formada por agua, sales minerales disueltas y restos no digeridos. La mucosa de todo el intestino delgado tiene una serie de adaptaciones para favorecer la absorción de nutrientes, que son millones de prolongaciones en forma de dedo llamadas vellosidades intestinales y prolongaciones derivadas de la membrana de las células epiteliales de la mucosa denominadas microvellosidades.
• Mecanismos de Absorción en el Intestino Delgado:
  • El transporte activo es utilizado por aminoácidos, péptidos y glúcidos sencillos. Requiere proteínas de transporte y produce un alto gasto energético.
  • La difusión facilitada es otro mecanismo empleado por glúcidos sencillos para alcanzar el torrente sanguíneo. Precisa de la ayuda de proteínas transportadoras.
  • La difusión simple o pasiva es utilizada por vitaminas hidrosolubles (excepto la B12). Se produce a favor de gradiente de concentración.
• Intestino grueso: lo que queda del quilo, un líquido acuoso con material residual, pasa al intestino grueso. Su función es afinar la absorción de agua, sodio y sales minerales. A lo largo del intestino grueso, los residuos de la digestión van avanzando gracias a los movimientos peristálticos. La superficie de absorción del intestino grueso se encuentra incrementada mediante pliegues transversales de la mucosa interna. Tras la digestión y absorción, los restos alimenticios transformados en heces fecales son expulsados mediante la defecación a través del ano. Se trata de un proceso involuntario que comienza cuando se relaja el esfínter anal interno al llegar las heces, pudiendo el esfínter externo, de forma voluntaria, retener las heces de manera temporal. El intestino grueso aloja un gran número de bacterias simbiontes que viven a expensas de los restos alimenticios no digeridos. En el trayecto final, el metabolismo de las bacterias simbiontes es responsable del olor característico de las heces fecales.

Respiración

Respiración Cutánea

La respiración cutánea se trata del intercambio de gases a través de la piel. Cuanto más fina, húmeda (debido a la secreción mucosa) y más permeable a los gases sea la piel, más adecuada resulta para este tipo de respiración. Se da en animales acuáticos y en ambientes húmedos. Muchos animales pluricelulares pequeños y poco activos, con las características cutáneas adecuadas, tienen cubierto sus necesidades de oxígeno mediante la respiración cutánea.

De todos los invertebrados vermiformes, solo los anélidos presentan aparato respiratorio. Dentro de esta clase de gusanos, los que tienen respiración cutánea son equinodermos y anfibios también.

Respiración Branquial

En peces cartilaginosos, el agua entra por la boca y por unos orificios llamados espiráculos pasa a la faringe y sale por las hendiduras branquiales.

En los peces óseos, el agua entra por la boca a una cámara branquial y sale al exterior por debajo del opérculo, que protege las branquias. Estos animales acuáticos presentan la respiración branquial más compleja. Sus branquias internas se encuentran situadas en hendiduras branquiales a ambos lados de la faringe y se desarrollan a partir de expansiones de esta sobre estructuras filamentosas delgadas insertas en arcos branquiales. Los vasos sanguíneos están dispuestos de forma que el paso del agua a través de las branquias es opuesto a la circulación sanguínea.

Sistema Linfático

La linfa, al tener su origen en el filtrado del plasma intersticial, es un líquido parecido al plasma sanguíneo pero con menor proporción de proteínas y mayor cantidad de lípidos. No tiene ni glóbulos rojos ni plaquetas, pero sí gran cantidad de glóbulos blancos (macrófagos y linfocitos).

El movimiento de la linfa se produce por la contracción de las propias paredes de los vasos linfáticos y por la presencia de válvulas internas que impiden el retroceso de la linfa. Además, en peces, anfibios y reptiles existen corazones linfáticos como sistemas accesorios de propulsión de la linfa.

Los vasos linfáticos son conductos con paredes delgadas que terminan en capilares ciegos distribuidos por la gran mayoría de los tejidos corporales. Los capilares linfáticos se van reuniendo en vasos linfáticos de mayor calibre, y estos vasos linfáticos, aún mayores, desembocan finalmente en las venas subclavias y en el conducto torácico.

Estructuras y Órganos Linfáticos

Los ganglios linfáticos son agrupaciones celulares que se encuentran a lo largo de los vasos linfáticos. Como parte de la función defensiva del sistema linfático, filtran la linfa de cuerpos extraños. Contienen células almacenadas, como los macrófagos, que se encargan de eliminarlos mediante fagocitosis. Los linfocitos, glóbulos blancos encargados de producir anticuerpos y desarrollar la respuesta inmune, se producen en la médula ósea roja.

Excreción

Proceso de Excreción

• Filtración: es el paso de capilares sanguíneos en la cápsula de Bowman. Se produce por diferencia de presión y tan solo quedan retenidas algunas células y proteínas, por lo que el líquido filtrado (la orina inicial) incluye muchas sustancias útiles como glucosa, agua, urea y aminoácidos.
• Reabsorción: a lo largo del tubo que conduce al exterior se recuperan esas sustancias útiles por difusión simple o por transporte activo. Es un proceso rápido, de manera que los productos inútiles o tóxicos no tienen tiempo de volver al medio interno.
• Secreción: es la entrada por transporte activo de sustancias de desecho desde el medio interno hasta la pelvis renal y luego a los uréteres para dar lugar a la orina final.

Adaptaciones en Animales Marinos

En los animales marinos existen mecanismos concretos para eliminar el exceso de sales, ya que los riñones no pueden fabricar una orina tan concentrada. En reptiles, aves marinas y mamíferos marinos esta función es realizada por las glándulas salinas, que filtran la sangre con exceso de sal y eliminan las sales al exterior en gotas muy concentradas.