Mecanismos Respiratorios y Estructuras Clave en la Diversidad de Invertebrados

Introducción a Estructuras Celulares y Grupos Animales

Partículas F (ATP Sintasa)

Ciertas estructuras celulares, como las presentes en bacterias y mitocondrias eucariotas, poseen partículas denominadas partículas F (conocidas como ATP sintasa), que son cruciales para la síntesis de ATP (Adenosín Trifosfato). En las mitocondrias, estas partículas se encuentran ancladas en la membrana mitocondrial interna y constan de tres partes principales:

• Una base (F₀) que se une a la membrana.
• Un pedúnculo o cuello intermedio (tallo central y periférico).
• Una parte superior (F₁) que cataliza la producción de ATP.

Clasificación Básica de Organismos

• Protozoos: Son organismos unicelulares considerados entre los más elementales. El oxígeno (O₂) ingresa a la célula por difusión a través de su membrana celular.
• Parazoa: Animales que carecen de tejidos verdaderos (ej. Poríferos).
• Eumetazoa: Animales que ya poseen tejidos diferenciados. Se clasifican según su simetría:
  • Simetría radial: (ej. Cnidarios)
  • Simetría bilateral: Se subdividen en acelomados, pseudocelomados o celomados.

Respiración en Diferentes Phyla de Invertebrados

Phylum Porifera (Esponjas)

Las esponjas están formadas por capas celulares que no constituyen tejidos verdaderos. Entre la capa externa (pinacodermo) y el interior de la esponja se encuentran células especializadas llamadas coanocitos. Estas células son fundamentales para la alimentación y la respiración:

• Poseen un flagelo cuyo movimiento genera una corriente de agua.
• El agua ingresa por numerosos poros (ostiolos) y sale por una abertura mayor llamada ósculo.
• El intercambio gaseoso se produce por difusión pasiva entre las células y el agua circulante.
• Contienen una sustancia proteica llamada espongina y/o espículas minerales que proporcionan rigidez estructural.
• También poseen amebocitos, células móviles implicadas en diversas funciones, incluyendo el transporte de nutrientes y gases.

Phylum Cnidaria (Medusas, Corales, Anémonas)

Los cnidarios presentan dos capas germinales (epidermis y gastrodermis) separadas por una sustancia gelatinosa, la mesoglea, que aporta cierta rigidez.

• El intercambio gaseoso ocurre directamente por difusión a través de la superficie corporal (epidermis y gastrodermis).
• Poseen cnidocitos, células urticantes utilizadas para la defensa y captura de presas.
• Presentan simetría radial.
• El movimiento de los tentáculos y/o la pulsación de la umbrela (en medusas) ayuda a la circulación del agua, facilitando la entrada de O₂ y alimento a la cavidad gastrovascular.

Phylum Ctenophora (Ptenóforos o Medusas Peine)

Los ctenóforos son organismos marinos caracterizados por:

• Presencia de filas de cilios fusionados (peines) utilizados para la locomoción.
• Sistema digestivo completo con boca y poros anales (el agua entra por un extremo y los desechos salen por el otro).
• Respiración por difusión a través de la superficie corporal.
• Poseen una mesoglea bien desarrollada.
• Son diploblásticos (presentan ectodermo y endodermo).
• Tienen coloblastos, células adhesivas que secretan una sustancia viscosa para atrapar alimento.

Phylum Platyhelminthes (Gusanos Planos)

Los platelmintos son gusanos acelomados con características distintivas:

• Cuerpo muy aplanado dorsoventralmente y delgado, lo que facilita la respiración por difusión directa, ya que el O₂ debe alcanzar todas las células.
• Sistema digestivo incompleto (generalmente sin ano) y muy ramificado para distribuir nutrientes. Algunos poseen una probóscide eversible para la alimentación.
• Presencia de músculos longitudinales y circulares que permiten el movimiento.
• Muchos son acuáticos o viven en ambientes húmedos.
• El intercambio gaseoso se realiza exclusivamente por difusión a través del tegumento.

Phylum Nemertea (Gusanos Cinta)

Los nemertinos son gusanos acelomados o celomados (según clasificación) con avances respecto a los platelmintos:

• Presencia de un sistema circulatorio cerrado, aunque simple.
• Sistema digestivo completo y a menudo ramificado.
• Característica probóscide eversible, alojada en una cavidad llamada rincocele.
• Sistema nervioso con ganglios cerebrales y cordones nerviosos.
• Musculatura desarrollada.
• La respiración es principalmente por difusión cutánea.

Phylum Nematoda (Gusanos Redondos)

Los nematodos son gusanos pseudocelomados muy abundantes:

• Cuerpo cilíndrico (redondo en sección transversal) cubierto por una cutícula.
• Presentan simetría bilateral.
• Musculatura principalmente longitudinal.
• Sistema reproductor desarrollado.
• Sistema nervioso con anillo perifaríngeo y cordones nerviosos.
• Sistema digestivo completo (boca y ano).
• Poseen un sistema excretor rudimentario.
• El intercambio gaseoso ocurre por difusión a través de la cutícula; requieren ambientes húmedos para evitar la desecación.

Phylum Rotifera (Rotíferos)

Los rotíferos son animales pseudocelomados microscópicos:

• Respiración por difusión a través de la superficie corporal.
• Sistema digestivo completo y evolucionado, con una faringe musculosa (mastax) con piezas masticadoras.
• Presencia de una corona ciliada (aparato rotador) utilizada para la locomoción y alimentación.
• Se desplazan activamente en el agua.

Phylum Mollusca (Moluscos)

Los moluscos son un grupo diverso de animales celomados con un plan corporal básico que incluye:

• Un manto, que es un tejido que envuelve la masa visceral y secreta la concha (cuando está presente).
• Una cavidad del manto, espacio donde se alojan las branquias (ctenidios) en la mayoría de las formas acuáticas, utilizadas para el intercambio gaseoso.
• Un sistema circulatorio generalmente abierto (excepto en cefalópodos), con un corazón.
• Una rádula (excepto en bivalvos), estructura quitinosa utilizada para raspar el alimento.
• Sistema digestivo completo.
• Sistema reproductor.
• Musculatura desarrollada (ej. pie muscular).
• Sistema nervioso con ganglios y cordones nerviosos (collar nervioso periesofágico).
• En muchos moluscos acuáticos, la cavidad del manto tiene sifones (inhalante y exhalante) que dirigen el flujo de agua. El agua entra por el sifón inhalante, baña las branquias y sale por el sifón exhalante.
• Las branquias suelen tener cilios que ayudan a mover el agua y están muy irrigadas por el sistema circulatorio.
• El corazón típicamente tiene tres cámaras en muchos grupos (ej. bivalvos, gasterópodos): dos aurículas que reciben sangre oxigenada de las branquias y un ventrículo que la bombea al cuerpo. La sangre baña los tejidos en espacios (hemocele) y luego regresa a las branquias para oxigenarse. Este sistema permite una captación de O₂ efectiva.

Subgrupos de Moluscos y sus Adaptaciones Respiratorias:

• Gasterópodos acuáticos (Caracoles acuáticos): Poseen concha, cavidad del manto y branquias donde se produce el intercambio gaseoso con el agua.
• Bivalvos (Almejas, Mejillones): Tienen branquias grandes, a menudo en forma de láminas o peines (ctenidios), que cuelgan en la cavidad del manto. El agua entra por el sifón inhalante, pasa a través de poros branquiales bañando las lamelas branquiales (donde ocurre el intercambio gaseoso) y sale por el sifón exhalante. Los cilios en las branquias impulsan la corriente de agua y también participan en la captura de alimento. La sangre oxigenada va al sistema circulatorio.
• Cefalópodos (Calamares, Pulpos): Presentan un sistema circulatorio cerrado, lo que permite una mayor eficiencia en el transporte de oxígeno. Poseen branquias bien desarrolladas en la cavidad del manto. La ventilación se logra mediante la contracción muscular del manto, que fuerza el agua a través de la cavidad y sobre las branquias, saliendo por un sifón (embudo) que también usan para la propulsión a chorro.
• Gasterópodos terrestres (Caracoles terrestres): Han perdido las branquias y han modificado una parte de la cavidad del manto en un pulmón vascularizado (pulmón paleal), que se abre al exterior por un orificio llamado pneumostoma. Respiran aire atmosférico, y el intercambio gaseoso ocurre por difusión a través de la red de capilares de la pared del pulmón.

Phylum Annelida (Anélidos o Gusanos Segmentados)

Los anélidos son gusanos celomados con el cuerpo dividido en segmentos (metamería).

• Cada segmento típicamente contiene una porción del celoma y réplicas de ciertos órganos.
• Poseen un sistema circulatorio cerrado, con vasos sanguíneos dorsal y ventral conectados por vasos laterales en cada segmento.
• Presentan varios "corazones" (vasos contráctiles) que impulsan la sangre.
• Sistema nervioso bien desarrollado con un cerebro dorsal y un cordón nervioso ventral con ganglios en cada segmento.
• Sistema digestivo completo.
• Musculatura longitudinal y circular que permite movimientos peristálticos.
• El intercambio gaseoso se produce principalmente por difusión a través de la piel (tegumento), que debe mantenerse húmeda. Carecen de branquias especializadas (excepto algunos poliquetos acuáticos).
• La sangre, que a menudo contiene pigmentos respiratorios como la hemoglobina o la clorocruorina, es la encargada de distribuir el oxígeno captado a través de la piel por todo el cuerpo mediante el sistema circulatorio.