jueves, 11 de agosto de 2016

13 ALGUNAS MODIFICACIONES DEL SISTEMA DIGESTIVO DE LOS VERTEBRADOS

13.1 Intestino

Los humanos fuimos herbívoros, pero en la actualidad nuestro intestino se asemeja más al de un depredador, siendo una estructura relativamente corta en comparación con la de un herbívoro real, además de que nuestro ceco o apéndice es una burla. Un ceco funcional es una estructura mucho más larga, la cual funciona con un intestino más largo, el cual cuando se da la ingesta de plantas se expande. El tejido vegetal es fibroso y debe permanecer más tiempo en el intestino para poder digerirlo.

Los herbívoros emplean este tiempo extra, así como sus cecos para que las bacterias simbióticas se encarguen de fermentar la fibra y poder absorber parte de los azúcares que se obtienen del rompimiento de esta última.

Por otra parte la longitud del sistema digestivo está relacionada con la dieta, por norma los herbívoros tienen canales digestivos largos de transito lento y una fuerte digestión, mientras que los depredadores tienen sistemas digestivos mas cortos. Al interior de los depredadores tenemos que aquellos de sangre fría tienen un transito lento y una fuerte digestión ácida, mientras que los animales de sangre caliente tienen un tránsito rápido. Los animales con dietas intermitentes pueden presentar cecos de tamaños variables.

Cabe destacar que nuestra ancestría como herbívoros aun es manifiesta, y aunque los humanos no podemos degradar la fibra, esta aun es necesaria para iniciar la activación de nuestro intestino, que aun cuando no se expande, sí que inicia una peristalsis que facilita la digestión de otras sustancias. La fibra por lo tanto es necesaria como un coadyuvante y debe consumirse para evitar problemas digestivos serios como la constipación.

Referencias generales: (Clément & Castéra, 2013; Kardong, 2011; Rhoades & Bell, 2013)

13.2 Digestión en los peces

La digestión de los peces se divide en dos categorías, la primera es para fermentar y la segunda es para evitar que los depredadores los encuentren. 

Algunos peces comen eses, comportamiento se denomina coprofagia. La coprofagia en los peces es un comportamiento regulado ya que no es cualquier materia fecal, los peces producen dos tipos, el material de eliminación que puede ser tóxico y que se libera desde el intestino, el cual no comen, y el material fermentado que se produce desde el ceco, que es el que consumen. La coprofagia se da para dar más tiempo a algunos materiales de fermentar y poder absorber mejor sus nutrientes.

Otros peces consumen sus eses para evitar que el olor de esta alerte de su presencia a potenciales depredadores, especialmente en el caso de los jóvenes alevines que aún no son capaces de nadar contra las corrientes y deben permanecer en alguna guarida hasta que maduren lo suficiente.

Referencias generales: (Clément & Castéra, 2013; Kardong, 2011; Rhoades & Bell, 2013)

13.3 Procesamiento mecánico de los alimentos

Aunque los dientes son una característica de un amplio grupo de vertebrados, la masticación para degradar los materiales antes de su digestión química es propia de los mamíferos y de la presencia de un paladar secundario, curiosamente algunos autores sostienen que la evolución del paladar secundario obedeció inicialmente al proceso de mama de leche de las crías.

En ese sentido hay que recordar que si solo hay un paladar la cría tendría que para de beber leche para respirar, momento en el cual un hermano podría aprovechar para despojarlo de su pezón. Con el paladar secundario la cría puede permanecer pegada al pezón con fuerza y poder respirar al mismo tiempo. Posteriormente en el adulto, la comida puede permanecer en la boca mientras se mastica mientras que el animal puede respirar sin mayores problemas.

Otros vertebrados han resuelto el problema de la digestión mecánica no en la boca sino en estructuras especializadas llamadas mollejas. Las aves y algunos dinosaurios consumen o consumieron piedras pequeñas o rocas que se almacenan en una región eloganda del esófago o en la base del estómago llamadas molleja esofágica "crop" y molleja gástrica "gizzard". Allí van a parar el material vegetal, donde las rocas la muelen antes de que esta sea enviada al estómago. La presencia de mollejas también incrementa el tiempo de digestión y la posibilidad de que el material vegetal sea fermentado, y es un comportamiento típico de los herbívoros.

Referencias generales: (Clément & Castéra, 2013; Kardong, 2011; Rhoades & Bell, 2013)

13.4 Fermentaciones

13.4.1 Los cuatro estómagos de la vaca

Los vertebrados son capaces de degradar las proteínas y aminoácidos a través de las proteasas y peptidasas, también las grasas con las lipasas y los azúcares de complejidad media con las carbohidrasas, pero sorprendentemente ningún herbívoro es capaz de procesar por sí mismo la mayor fuente de energía, los azúcares complejos como la celulosa.

Los herbívoros dependen de la existencia de bacterias simbióticas en su tracto gastrointestinal que fermentan la celulosa poco a poco, con producción secundaria de dióxido de carbono y/o metano. La fermentación de la celulosa no es sencilla y en consecuencia el paso de sustancias debe ser lento, compartimentalizado y hasta repetitivo. Muchos vertebrados especializan su sistema digestivo para la fermentación.

Cuando la digestión de la celulosa, también llamada fibra, ocurre cerca o al interior de un estómago especializado, es denominada fermentación gástrica. Allí la fermentación bacteriana ocurre entre el esófago y el estómago. En las aves la fermentación gástrica es solo conocida en una peculiar ave denominada hoatzin, donde ocurre en un estómago extra derivado del esófago. Al interior de los mamíferos muchos emplean la fermentación gástrica, pero sin duda los más especializados son los rumiantes. De hecho la palabra rumia hace referencia a un proceso especializado para la fermentación de la fibra vegetal.

Referencias generales: (Clément & Castéra, 2013; Kardong, 2011; Rhoades & Bell, 2013)

13.4.1.1 El rumen

Cuando un rumiante come, la masa llega al primer estómago llamado rumen. El rumen sirve como una cámara de fermentación muscular que permite la regurgitación del material consumido. Un rumiante por lo general al comer material vegetal pierde la capacidad de estar alerta a los depredadores, por lo que comer grandes cantidades de pasto sin masticarlo bien sería un problema, debido a esto, se atiborran de pasto y luego se mueven a un lugar seguro donde pueden regurgitar el material y masticarlo en ciclos repetitivos para ablandar la fibra y mejorar la operación de las bacterias del rumen.

Los gases de la rumia son eliminados rápidamente en cada ciclo masticatorio, por lo que el rumen no es un compartimento grande, y aunque inflado por los gases, permanece en un volumen relativamente compacto. El metano producido por los rumiantes de pastoreo para producir leche o carne en el consumo humano constituye 60 toneladas al año, esto hace de los rumiantes el segundo factor que contribuye al metano atmosférico, después de la fermentación natural de las plantas.

La cantidad de tiempo que un animal pasa rumiando depende de la cantidad de fibra de las plantas que consume. Las manadas de pastoreo pueden pasar 8 horas rumiando por día, y alrededor de entre 40 a 50 ciclos de rumia. Del rumen la comida pasará al estómago que se encuentra fuertemente dividido, el píloro, el cardias y el fundus se dividen casi en tres estómagos extra denominados retículo, omaso y abomaso. 

Referencias generales: (Clément & Castéra, 2013; Kardong, 2011; Rhoades & Bell, 2013)

13.4.1.2 El retículo o redecilla

El retículo se contrae para realizar un mayor procesamiento del material vegetal, separando la fibra del material más fino y continuando la fermentación. 

Referencias generales: (Clément & Castéra, 2013; Kardong, 2011; Rhoades & Bell, 2013)

13.4.1.3 El omaso o librillo

Es un receptáculo que sirve para contener los alimentos que tienen que sufrir las últimas mutaciones para ser completamente digeridos. Retiene las materias fibrosas que no han sido suficientemente masticadas las reduce y empapa de los líquidos que las hace cambiar de naturaleza para la fermentación y digestión química. 

Referencias generales: (Clément & Castéra, 2013; Kardong, 2011; Rhoades & Bell, 2013)

13.4.1.4 El abomaso o cuajar 

Es la región homóloga al fundus y donde ocurre la digestión química.

Referencias generales: (Clément & Castéra, 2013; Kardong, 2011; Rhoades & Bell, 2013)


13.4.2 Otros fermentadores

Otros herbívoros son capaces de emplear la simbiosis bacteriana pero en el intestino, denominada fermentación intestinal, típica de herbívoros con cecos muy largos como en los conejos, cerdos, caballos y koalas. La fermentación intestinal ha evolucionado de forma independiente varias veces en los vertebrados, ya que la extensión del ceco se ha dado también en anfibios, reptiles y aves. 

En resumen hay dos tipos de fermentadores, los rumiantes que fermentan antes del estómago y los fermentadores intestinales que lo hacen después del estómago, son dos adaptaciones que convergen en la necesidad de degradar la fibra vegetal para poder obtener mas nutrientes de esta.

Referencias generales: (Clément & Castéra, 2013; Kardong, 2011; Rhoades & Bell, 2013)

13.5 Las toxinas de los alimentos

Las plantas son capaces de producir venenos para evitar que se las coman, y en la relación depredador presa, los herbívoros toman tres acciones: (1) no se las comen; (2) neutralizan los venenos de alguna manera; (3) reciclan los venenos para su propio uso.

Los venenos de las plantas son denominados metabolitos secundarios, y generalmente son compuestos de desecho nitrogenado que no se excretan fuera, sino que se almacenan empaquetados de forma cristalina en la vacuola de la célula vegetal. Dependiendo de la especie, la sustancia cambia y también su efecto. Muchos de estos venenos causan estados alterados de conciencia, haciendo que el herbívoro esté menos alerta de su ambiente haciéndolo un blanco fácil para los depredadores.

Los herbívoros poseen diferentes maneras de lidiar con los venenos, algunos generalistas como los rumiantes lo hacen a través de la rumia y la fermentación, en la cual los venenos vegetales se degradan químicamente por medio del trabajo bacteriano. 

Otros simplemente los procesan a través del hígado y los emiten al intestino para su eliminación ya procesados para no absorverlos nuevamente a través del conducto pancreático-biliar.

Tal vez la adaptación más extrema es la captura de los venenos intactos para su propio uso como sucede con las ranas dardo, que derivan sus venenos de los artrópodos que consumen.

Referencias generales: (Clément & Castéra, 2013; Kardong, 2011; Rhoades & Bell, 2013)

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