Homeotermia

Termorregulación que mantiene una temperatura corporal interna estable independientemente de la influencia externa.

El grupo que incluye a los mamíferos y a las 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 . El opuesto de la homeotermia es la poiquilotermia . Un poiquilotermo es un organismo que no mantiene una temperatura interna fija sino que su temperatura interna fluctúa en función de su entorno y comportamiento físico. ^[3]

Los homeotermos no son necesariamente endotérmicos . Algunos homeotermos pueden mantener temperaturas corporales constantes únicamente a través de 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 se encuentran dentro de un grado o dos de sus temperaturas críticas letales.

Evolución

Origen de la homeotermia

La evolución de la homeotermia es un tema complejo y se han propuesto varias hipótesis para explicar su origen. A continuación, se presentan las hipótesis más comunes:

Hipótesis de la 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 de actividad sostenida, mejor alimentación y mejor función muscular.
Hipótesis de cuidado parental endotérmico : esta hipótesis propone que la homeotermia se desarrolló como una forma de proporcionar entornos internos cálidos y constantes para los embriones en desarrollo o las crías jóvenes. La endotermia podría haber permitido a los padres mantener calientes a sus óvulos o crías, lo que condujo a mejores 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 estar 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 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 eran de sangre fría mientras que sus presas eran de sangre caliente, los depredadores podrían haber tenido dificultades para cazar de manera eficiente en condiciones más frías. La homeotermia en las especies presa podría haber proporcionado una ventaja competitiva al permitirles mantener un rendimiento constante en un rango más amplio de temperaturas.
Inestabilidad ambiental : las fluctuaciones del clima de la Tierra a lo largo de escalas temporales 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, lo que les permitió adaptarse a condiciones variables.
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 entorno inhóspito para muchos organismos causantes de enfermedades, reduciendo así el riesgo de infecciones.
Aislamiento y termorregulación : la homeotermia podría haberse originado como respuesta al desarrollo de estructuras aislantes como el pelaje, las plumas u otras coberturas. 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 migraban a altitudes mayores, donde los niveles de oxígeno son más bajos. La homeotermia podría haber ayudado a compensar la menor disponibilidad de oxígeno, asegurando un uso eficiente del oxígeno y una función metabólica general.
Patrones migratorios : Los animales que migraron largas distancias se habrían encontrado con 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 con frecuencia para calentarse.
Beneficios energéticos : La homeotermia podría haber proporcionado ventajas energéticas al permitir que los animales explotaran 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 tenían dificultades debido a las limitaciones de temperatura.

Estas hipótesis no son mutuamente excluyentes y es probable que la evolución de la homeotermia haya implicado 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 sean eficientes a esa temperatura en particular. Un poiquilotermo debe operar muy por debajo de la eficiencia óptima la mayor parte del tiempo, migrar, hibernar o gastar recursos adicionales para producir una gama más amplia de enzimas para cubrir el rango más amplio de temperaturas corporales.

Sin embargo, algunos entornos ofrecen temperaturas mucho más constantes 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 moderadas de temperatura. Las aguas debajo de la superficie del océano son particularmente estables en cuanto a temperatura.

Desventajas

Debido a que muchos animales homeotermos utilizan enzimas especializadas para 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 alto consumo de 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 conducir a la muerte.

Véase también

Referencias

^ McNab, Brian K. (1 de enero de 1978). "La evolución de la endotermia en la filogenia de los mamíferos". The American Naturalist . 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) . Journal of Thermal Biology . 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". Biology LibreTexts . 2018-07-16 . Consultado el 2021-01-30 .
^ Daniel, Roy M.; Peterson, Michelle E.; Danson, Michael J.; Price, Nicholas C.; Kelly, Sharon M.; Monk, Colin R.; Weinberg, Cristina S.; Oudshoorn, Matthew 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". Journal of Experimental Biology . 217 (9): 1535–1542. doi : 10.1242/jeb.098848 . ISSN 0022-0949. PMID 24501138.

[1] McNab, Brian K. (1 de enero de 1978). "La evolución de la endotermia en la filogenia de los mamíferos". The American Naturalist . 112 (983): 1–21. doi :10.1086/283249. ISSN 0003-0147. S2CID 84070652.

[2] Ivanov, KP (2005). "El desarrollo de los conceptos de homeotermia y termorregulación" (PDF) . Journal of Thermal Biology . 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 .

[3] "33.3C: Homeostasis - Termorregulación". Biology LibreTexts . 2018-07-16 . Consultado el 2021-01-30 .

[4] Daniel, Roy M.; Peterson, Michelle E.; Danson, Michael J.; Price, Nicholas C.; Kelly, Sharon M.; Monk, Colin R.; Weinberg, Cristina S.; Oudshoorn, Matthew 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.

[5] Levesque, Danielle L.; Lovegrove, Barry G. (1 de mayo de 2014). "Aumento de la homeotermia durante la reproducción en un mamífero placentario basal". Journal of Experimental Biology . 217 (9): 1535–1542. doi : 10.1242/jeb.098848 . ISSN 0022-0949. PMID 24501138.