Vellosidad, grasa… ¿hibernación? Todas las técnicas de nuestro cuerpo para resistir el frío
Siempre acaba llegando el invierno… Y este año, debido a la crisis energética, nuestros interiores estarán confinados a unos razonables 19 grados centígrados. Por lo tanto, ha comenzado el desembalaje de suéteres gruesos, calcetines suaves y otros guantes... Porque el frío es desagradable, pero ese es el menor de sus defectos.
Sobre todo, el frío es una auténtica amenaza para nuestro organismo. Nuestros órganos vitales necesitan una temperatura de 36,8°C (precisamente) para funcionar de forma óptima. Una atmósfera demasiado fría y simplemente pueden detenerse. Un estudio realizado en 18 ciudades francesas entre 2000 y 2010 mostró que el número de muertes por frío era tres veces mayor que el de calor.
Nuestra especie, sin embargo, no está del todo indefensa frente a las heladas. ¿Cuáles son sus estrategias ante las heladas temperaturas? ¿Y por qué no hibernamos para pasar el invierno como hacen otros mamíferos?
La técnica de la caldera interna.
Mamíferos y aves son endotermos, es decir, criaturas de "sangre caliente". La temperatura corporal media de los primeros está entre 36 y 39,5°C, mientras que en los segundos puede alcanzar los 42 grados. Características que son el resultado de una larga evolución.
Hace unos 200 millones de años, los animales que sobrevivieron a la devastadora extinción masiva del Pérmico-Triásico tuvieron que readaptarse a un nuevo entorno competitivo. En aquel entonces, los poderosos dinosaurios todavía gobernaban el planeta Tierra. Dependían principalmente de la energía térmica del sol para estar activos. Pero poco a poco fueron apareciendo especies que adoptaron nuevas estrategias de supervivencia.
Brasiltherium riograndensis, uno de los primeros animales que vivieron a fines del Triásico y exhibió características de mamífero.
Smokeybjb, de Wikimedia
Los primeros mamíferos no eran más que pequeños cuadrúpedos peludos (tetrápodos) que vivían a la sombra de reptiles gigantes. Literalmente. Sus posibilidades de supervivencia eran mucho mejores si optaban por la caza nocturna. En ausencia de una fuente de calor externa, se seleccionaron y desarrollaron mecanismos para generar calor corporal limpio capaz de alimentar continuamente su metabolismo. Una estrategia que también es rentable en el clima inestable de la época.
Pero la endotermia tiene un inconveniente: para alimentar la caldera se necesita combustible y, como ahora nos estamos dando cuenta, esto tiene un costo. Para satisfacer esta demanda, ha surgido una amplia gama de adaptaciones eficientes y energéticamente eficientes como resultado de la selección natural. Pueden clasificarse en dos categorías principales: almacenar y utilizar mejor la energía y aislar mejor para evitar la pérdida de calor no deseada.
La grasa (y el pelo) es vida
Ya tenemos un arma siempre a mano: ¡gorda! Sirve tanto como aislante (debido a su baja conductividad térmica) como fuente de energía. Los mamíferos que sobreviven en regiones frías o cerca de los mares árticos poseen un tejido especial parecido a la grasa llamado grasa o panículo. ¡Mide 10 cm bajo la piel del oso polar y puede alcanzar los 50 cm en la ballena de Groenlandia!
ballenas de Groenlandia (Balaena mysticetus) tienen, debajo de la piel, un tejido similar a la grasa llamado manteca, cuyo espesor puede alcanzar el medio metro. Es fundamental reducir la pérdida de calor en las aguas heladas del Ártico.
Reserva Nacional del Puente Terrestre de Bering/Flickr
Muchos pequeños mamíferos, incluidos los humanos recién nacidos, tienen otro tipo de grasa, llamada "grasa parda". Su particularidad es que es capaz de quemar lípidos para generar calor (gracias a las mitocondrias que contiene) con el fin de mantener la temperatura corporal. Esto es especialmente importante en los bebés, debido a su pequeño tamaño y falta de fuerza muscular para convertir el movimiento en energía.
Pero también estamos equipados, algo sin saberlo, con millones de sensores ultrasensibles a la temperatura ambiente e integrados en nuestra piel. El más mínimo riesgo detectado de que la temperatura corporal se desvíe de su nivel óptimo activa inmediatamente una alarma en el hipotálamo, la región del cerebro donde reside el control de la temperatura. Los reflejos que generan más calor y reducen la pérdida de calor se activan, a menudo de forma involuntaria. ¡Básicamente, nuestro cuerpo toma el control para salvar nuestras vidas!
La anatomía de un cabello. Adherido a la raíz, hay un pequeño músculo que puede enderezarlo cuando hace frío.
Colegio OpenStax, de Wikimedia
Los mamíferos tienen una estructura única en todo el reino animal e infinitamente preciosa: el… ¡pelo! Cuando hace frío, un pequeño músculo adherido a su raíz lo levanta (la “piloerección”). Como un ejército, miles de cabellos se levantan y bloquean el flujo de aire para crear una capa aislante. Un fenómeno llamado trivialmente “piel de gallina”. Lo que apenas rinde homenaje a este reflejo ancestral, también controlado por regiones primitivas de nuestro cerebro que se ocupan de las emociones y el peligro. Lo que explica por qué también se activa cuando nos lleva una escena de película especialmente fuerte… o cuando los gatos pretenden demostrar que están listos para pelear.
En este pequeño juego, no todos los animales son iguales. Cuanto más pequeño es el cuerpo, mayor es la relación entre el área superficial y el volumen, y más rápida es la pérdida de calor. Esta es la razón de este adorable plumón que cubre a muchos pequeños mamíferos recién nacidos: es necesario, a toda costa, limitar la pérdida de energía.
Otra técnica: escalofríos, la contracción involuntaria de los músculos para generar calor a través del movimiento. El escalofrío aumenta la tasa metabólica aproximadamente cinco veces. Para ello, los músculos queman las grasas, proteínas y azúcares disponibles, el “carbón” de las fábricas de energía de nuestras células (las mitocondrias).
El objetivo es, cueste lo que cueste, proteger los órganos vitales – corazón, cerebro… En caso de frío extremo, el flujo de sangre caliente a manos y pies puede ser cortado y redirigido hacia ellos. De ahí los dedos y los labios azulados, el entumecimiento y la piel blanca siniestra.
Pérdida de calor corporal en clima frío visualizada por una cámara térmica.
¿Qué pasa con la hibernación?
Para evitar estos riesgos e inconvenientes, algunos optan por volar. Las aves migratorias, los mamíferos como los renos y los alces abandonan temporalmente las áreas que se han vuelto demasiado frías e inhóspitas. Pero no todos pueden cubrir tales distancias, a veces en la escala de continentes enteros. En condiciones invernales duras y en caso de falta de recursos, otros optan por reducir temporalmente su metabolismo.
Esta habilidad está muy extendida y se encuentra en muchos órdenes de mamíferos, prueba de que es una estrategia de supervivencia eficaz. Pero dependiendo del tamaño del animal, el el cursor está más o menos empujado.
La marmota común (Marmota monax) es un mamífero capaz de hibernar.
flickr.com/photos/pavdw
Marmotas, erizos... no tomen medidas a medias y entren en hibernación. El fenómeno es llamativo y se caracteriza por un cese casi total de las funciones vitales del organismo y un verdadero letargo (su metabolismo puede descender hasta casi un 98%). En la marmota, por ejemplo, el corazón late entonces sólo cinco veces por minuto, frente a las 80 en condiciones normales, y la temperatura puede descender hasta los 5°C… ¡Suficiente para dar escalofríos! La técnica no está exenta de riesgos, ya que algunos animales al despertar ya no tienen la energía suficiente para reactivar su organismo.
Después de 7 meses de hibernación, las marmotas de la isla de Vancouver (Marmota vancouverensis) perdieron un tercio de su peso corporal.
En el oso, en cambio, si efectivamente se produce un letargo, es menos profundo (su metabolismo se reduce hasta en un 75%) y es discontinuo, hablamos entonces más bien de hibernación. . El animal se refugia, pero su temperatura no baja tanto y todavía es capaz de despertar.
¿Y nuestra especie? Aunque los genes que subyacen a esta capacidad probablemente todavía estén presentes en nosotros, ya no somos realmente capaces de hacerlo y la razón de esto no está muy clara... se ha planteado una pregunta para nuestro primo neandertal extinto. En 2020, un estudio sugirió que, para pasar los largos meses fríos en un entorno hambriento de calorías, los huesos de una población del sur de España habrían mostrado signos de ralentización de su metabolismo.
Debe reconocerse que, en general, la fisiología de la hibernación es aún poco conocida. Los mamíferos parecen tener que despertarse de vez en cuando, pero no sabemos por qué. Estudios mostró que la hibernación es diferente del coma, la anestesia y el sueño normal: el cerebro está en una especie de sueño profundo mal definido. Aunque el cerebro parece estar inactivo, ciertas poblaciones de células nerviosas todavía están activas y pueden responder a ciertos estímulos.
En cuanto a los mecanismos que permiten al animal entrar y salir de esta fase, también se desconocen. De modo que incluso si un día logramos poner a los humanos en hibernación (llamada artificial o sintética), ¿cuánto tiempo antes de despertarlos? Y cómo ?
Sin embargo, las aplicaciones pueden ser numerosas. Algunos piensan en los viajes espaciales. Si alguna vez tuviéramos que ir a Marte, un estado de hibernación podría reducir drásticamente la energía y, por lo tanto, los requisitos de alimentos durante el viaje, y el tiempo de espera... Más inesperadamente, las pruebas con animales han demostrado que puede proteger parcialmente el cuerpo de los efectos nocivos de la radiación espacial.
La medicina también estaría interesada. Poder reducir el metabolismo de pacientes que amenazan la vida (cáncer avanzado, etc.) podría extender el período durante el cual es posible combatir la enfermedad.
Una adaptación a lo largo de las generaciones…
Hoy hemos aprendido a lidiar con el frío de otra manera: Nos vestimos, construimos casas que calentamos, etc. A lo largo de los milenios, incluso hemos perdido la mayor parte de nuestro precioso vello corporal, lo que nos ha valido el apodo de "mono desnudo".
Aparte de la ropa protectora, los inuit que viven en regiones frías tienen una estatura baja, manos pequeñas y una cara bastante plana con las típicas almohadillas de grasa en los senos paranasales.
Paseo de Ansgar, Wikimedia
Y en las latitudes menos clementes, nuestra especie ha visto seleccionado, durante un largo período de tiempo, características que otorgan una mejor resistencia al frío. Este es el caso de poblaciones que viven en climas fríos, como Siberia o el Himalaya. A menudo tienen brazos y piernas cortos, un físico más robusto y más grasa corporal (para retener mejor su calor interno), caras planas con almohadillas protectoras de grasa en los senos paranasales y narices planas (más relevantes en un aire helado). Además, versiones específicas de ciertos genes, ligadas a un mayor metabolismo o aumento de la presión arterial, se encuentran con mayor frecuencia entre estos pueblos del Extremo Norte.
O bien el mismo tipo de adaptaciones que mostraron los poderosos neandertales para soportar los climas fríos de Europa en el Paleolítico.
Sin embargo, no lo neguemos: para protegerse del frío y sus peligros, tener la posibilidad de envolverse en ropa de abrigo mientras beben chocolate caliente alrededor de un buen fuego es una muy buena opción. Mejor aún, como personas migratorias de un nuevo tipo, ahora tenemos el lujo de volar a lugares más cálidos cuando queramos.
Pero no todo el mundo tiene estas posibilidades… Así que nunca olvides prestar especial atención a los más vulnerables al frío, las personas sin hogar, los ancianos o los niños pequeños… podrías salvar vidas.
pieter vancamp, Postdoctorado, Museo Nacional de Historia Natural (MNHN)
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