Diferencia entre revisiones de «Adaptaciones de organismos abisales»

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El conocimiento del fondo oceánico comenzó a partir de la Segunda Guerra Mundial con el desarrollo de la ecosonda de registro, así como de nuevas tecnologías, estoscon detalleslas hanque sidose reveladosha revelado progresivamente. Se sabe que su topografía, la cual incluye cadenas montañosas volcánicas que forman las grandes dorsales o elevaciones, alcanzando miles de kilómetros de largo, con decenas de kilómetros de ancho y crestas que se levantan de dos a tres kilómetros por encima de las planicies abisales. Además de fallas, fosas marginales, arcos insulares, trincheras, cañones submarinos, montañas, islas y piso abisal, ambienteasí sobrecomo elfauna cualcon seadaptaciones centraespecíficas para este apartadoambiente.<ref name=":15"> López R. (1974) Geología General y de México. México: Litográfica Universo. 131.</ref>.
 
== Características generales ==
Para comprender lasu ubicación deen el esteplaneta ambienteTierra, tenemos en primer lugar a la superficie continental, que es de dominio terrestre, seguida de ambientes de dominio marino como la plataforma continental y del talud continental, el cual tiene su límite en el borde continental que es la zona de transición hacia el ambiente abisal. Se considera que este último abarca a partir de los 2000 m de profundidad, donde la luz solar ya no incide y las temperaturas son menores a 5°C, además las presiones creadas por el agua superpuesta abarcan un rango de 300 a 600 atmósferas en el fondo marino abisal y más de 1000 atm en las trincheras más profundas, otro aspecto importante es que en esta zona escasean los nutrientes.<ref name=":2">Cifuentes, J., Torres, P. y Frías, M. (1997) El océano y sus recursos III. Las Ciencias del Mar: Oceanografía Física, Matemáticas e Ingeniería. México: Fondo de Cultura Económica. Capítulo IV.</ref>.
 
Debido a quela enausencia estade zonaluz no llegase ladesarrollan luzorganismos solarvegetales, lossin organismosembargo quepodemos ahíencontrar habitana sonmuchas exclusivamenteespecies animales y bacteriasbacterianas, ya que los organismos vegetales no podrían habitar ahí debido a que no podrían captar luz para realizar la fotosíntesis. Respecto a la fauna presente, podemos encontrar a muchas especies que han desarrollado los mecanismos necesarios para sobrevivir en estas condiciones tan particulares. Para ello, su estructura proteica, la composición de la membrana celular, las tasas metabólicas y los mecanismos de flotabilidad deben estar bien adaptados.<ref name=":14">
Guzmán, L. (2016). Misceláneos. Zonas Abisales: Misterios Profundos. Revista de Divulgación Científica y Tecnológica de la Universidad Veracruzana. Vol. XXIX.Núm. 1. Recuperado en: <http://www.uv.mx/cienciahombre/revistae/vol29num1/articulos/zonas-abisales.html></ref>.
 
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Debido a esto, los organismos abisales han tenido que desarrollar diversas adaptaciones, por ejemplo, la mayoría de los peces que viven a grandes profundidades presentan un gran desarrollo de la boca para tener una manera más fácil de capturar los alimentos.<ref name=":5">Cifuentes, J., Torres, P. y Frías, M. (1997) El océano y sus recursos IV Las Ciencias del Mar: Oceanografía Biológica. México: Fondo de Cultura Económica. Capítulos V, VIII, IX.</ref>. Además, los peces que habitan en esta zona, poseen enzimas musculares menos eficientes y en menor concentración, lo que se traduce en una tasa metabólica reducida, lo que puede relacionarse con la conducta de depredación que consiste en la flotación y espera.
 
Estudios de laboratorio han confirmado que las tasas metabólicas de las bacterias de aguas profundas son más bajas a presiones normalmente experimentadas en el fondo marino que a las presiones superficiales del mar. Menos clara es la respuesta de organismos multicelulares a altas presiones. Varios estudios han sugeridoproponen que las reducciones inducidas por la presión en las tasas metabólicas pueden conducir a la disminución de las tasas de reproducción, y el aumento de la vida en aguas profundas, culminando en ejemplos ocasionales de gigantismo. Otros estudios recientes han encontrado que la disminución profunda de las tasas metabólicas de los crustáceos puede explicarse como ajustes metabólicos a la disminución de la temperatura con el aumento de la profundidad y no a un efecto de profundidad o presión separados.<ref name=":10">Morrissey, J. y Sumich, J. (2009). Introduction to the Biology of Marine Life. 9a ed. USA: Jones and Bartlett Publishers.</ref>.
 
== Adaptaciones a bajas concentraciones de O2O<sub>2</sub> ==
Estos organismos también dependen de la superficie no sólo por la comida, sino también por el oxígeno. El oxígeno entra al océano de dos formas: por intercambio gaseoso con la atmósfera y como un subproducto de la fotosíntesis. Para los organismos, los gases más importantes en el océano son el oxígeno (O2O<sub>2</sub>), dióxido de carbono (CO2CO<sub>2</sub>) y nitrógeno (N2N<sub>2</sub>), estos tres se encuentran en la atmósfera y se disuelven en el agua del mar, en la superficie del océano, aunque a veces ocurre lo contrario y la superficie del océano libera gases a la atmósfera, esto se conoce como intercambio gaseoso entre la atmósfera y el océano.
A diferencia de los sólidos, los gases se disuelven mejor en frío que en caliente, por lo que las concentraciones de gas disuelto son mayores en ambientes polares que en aguas tropicales<ref name=":9">Andrés, D., Antón, J. y Barrio, J. (2011). Física y Química. España: EDITEX. 57.</ref>. El oxígeno gaseoso no es muy soluble, y, además, la cantidad de éste es afectada directamente por los organismos que realizan fotosíntesis y respiración. La mayor parte del oxígeno producido por fotosíntesis en el océano es liberada a la atmósfera.
El dióxido de carbono es mucho más soluble que el oxígeno porque reacciona químicamente cuando se disuelve, como resultado el CO2CO<sub>2</sub> representa más del 80% del gas disuelto en el océano.
Una vez que un volumen de agua deja la superficie y desciende a profundidades mayores, no hay manera de que pueda ganar oxígeno, puesto que en el fondo no hay suficiente luz para que se lleve a cabo la fotosíntesis, como resultado, el agua se agota de O2O<sub>2</sub>. Esto ocurre en una capa bien definida alrededor de los 500 m de profundidad, en una zona conocida como la zona de mínimo oxígeno, en esta zona, la concentración de O2O<sub>2</sub> puede reducirse a prácticamente nada. Bajo esta zona, existe muy poco alimento, y, por lo tanto, muy poca respiración y descomposición, por lo que el O2O<sub>2</sub> no se utiliza rápidamente. En consecuencia, el agua bajo esta zona retiene la mayor parte de O2O<sub>2</sub> que tenía inicialmente al dejar la superficie.
A pesar de los bajos niveles de O2O<sub>2</sub>, en esta zona habitan animales como peces, krill y camarones, los cuales presentan diversas adaptaciones tanto morfológicas, como branquias bien desarrolladas que les ayudan a extraer la poca cantidad de O2O<sub>2</sub> presente, así como metabólicas, puesque tienden a ser muy inactivos, por lo que su consumo de O2O<sub>2</sub> baja. Además, algunos tienen adaptaciones bioquímicas complejas, como presencia de mayor cantidad de hemoglobina en su sangre, que funciona bien a bajas concentraciones de O2O<sub>2</sub>.<ref name=":1"> Castro, P. y Huber, M. (2007). Marine Biology. 7th edition. USA: McGraw-Hill Higher Education. 357-377.</ref>. Esto resulta una ventaja adaptativa que reduce la disociación prematura del oxígeno y la pérdida de difusión del oxígeno en la sangre, además, asegura que todos los músculos y órganos reciban el oxígeno necesario para mantener su actividad.<ref name=":12"> Pascual, C. (s.f.). Adaptaciones fisiológicas de los animales acuáticos (principalmente los peces y crustáceos) frente a los estresores físicos, químicos, geológicos y biológicos en sistemas marinos y dulceacuícolas. Ensayo de examen predoctoral. Recuperado en:<http://intranet.sisal.unam.mx/material_apoyo_files/2%20Ensayo%20predoctoral%20sobre%20adaptaciones%20fisiologicas.pdf></ref>.
 
== Modificación de la membrana celular ==
Las membranas celulares son afectadas debido a las altas presiones a las que son sometidas (de 200 a 600 atm en esta zona<ref name=":13">Vernberg, J. (1981). Functional adaptations of marine organisms. USA: Academic Press. 346</ref>.). La alta presión reduce la fluidez de ésta ya que los lípidos son más compresibles que el agua, por lo que para compensarlo, se ha observadosabe que los organismos abisales incorporan lípidos de menor densidad para evitar daño en las membranas celulares, lo que se define como adaptación homeoviscosa. De igual manera, las membranas mitocondriales en los hígados de peces abisales han mostrado que la proporción de ácidos grasos saturados-insaturado disminuye cuando se incrementa la presión, lo que siguiere una adaptación similar.<ref name=":7">Farusi, G. y Watt, S. (2016). Livig light: the chemistry of bioluminescence. Recuperado en: <http://www.scienceinschool.org/content/living-light-chemistry-bioluminescence></ref>.
 
Este efecto es similar al provocado por la temperatura fría, de hecho, el efecto sobre la fluidez de la membrana a tales profundidades a 4ºC es equivalente al de -20ºC a presión atmosférica. Por lo que no es sorprendente que las membranas mitocondriales y celulares de los peces de aguas profundas muestren un mayor contenido de ácidos grasos insaturados para reducir su fluidez, al igual que los animales adaptados al frío y aclimatados en frío. Tales cambios se han mostrado muy importantes para la función de las proteínas unidas a la membrana.<ref name=":11">Cifuentes, J., Torres, P. y Frías, M. (1997) El océano y sus recursos II. Las Ciencias del Mar: Oceanografía Geológica y Oceanografía Química. México: Fondo de Cultura Económica. Capítulos V y VII.</ref>.
 
== BioluminiscenciaOtras adaptaciones ==
Dependiendo de las características de cada sitio, la proporción de una u otra zona variará, pero en general, se entiende por zona fótica, aquella que se extiende desde la superficie hasta unos 200 m de profundidad<ref name=":3"> Granado, C. (2002). Ecología de peces. España: Universidad de Sevilla. Secretariado de Publicaciones. 47.</ref>.
 
Después de esta profundidad, sigue la zona afótica, la cual comienza a los 200 m y se extiende hasta los 4000 m de profundidad, las aguas de esta zona no reciben luz alguna, la única que existe ahí es producida por ciertos organismos, gracias a un fenómeno denominado bioluminiscencia. Finalmente, bajo la zona afótica se localiza la zona abisal, que abarca las máximas profundidades de los océanos y presenta las mismas características que la zona afótica.<ref name=":2">Cifuentes, J., Torres, P. y Frías, M. (1997) El océano y sus recursos III. Las Ciencias del Mar: Oceanografía Física, Matemáticas e Ingeniería. México: Fondo de Cultura Económica. Capítulo IV.</ref>.
 
La bioluminiscencia es la capacidad de ciertos organismos (animales, algas y bacterias) de producir y emitir cierta cantidad de luz por sí mismos en todo su cuerpo o en órganos especializados. La luz producida mediante bioluminiscencia tiene una longitud de onda del espectro visible por el ojo humano, es decir, roja, amarilla, verde o azul, y además, su intensidad supera proporcionalmente en luminosidad a la emitida por una lámpara fluorescente. La luz producida mediante bioluminiscencia tiene una longitud de onda del espectro visible por el ojo humano, es decir, roja, amarilla, verde o azul, y además, su intensidad supera proporcionalmente en luminosidad a la emitida por una lámpara fluorescente.<ref name=":5">Cifuentes, J., Torres, P. y Frías, M. (1997) El océano y sus recursos IV Las Ciencias del Mar: Oceanografía Biológica. México: Fondo de Cultura Económica. Capítulos V, VIII, IX.</ref>.
 
Los organismos marinos bioluminiscentes pueden dividirse en tres categorías, tomando en cuenta la región donde producen la luz y su forma.
 
En la primera categoría se ubican los organismos que producen bioluminiscencia difusa, éstoscomo sonlas “fotobacterias”,en usualmentela organismossegunda vegetales o animales unicelularescategoría, perose tambiénencuentran los hayorganismos procariontes,que talpresentan esbioluminiscencia ellocalizada, casocomo delos lasctenóforos, “fotobacterias”protocordados, éstasy seestrellas asociande muchasmar, vecesla contercer otroscategoría, organismosencontramos marinos como cona los crustáceos anfípodos llamados comúnmente pulgas de mar, por loorganismos que seposeen podríaórganos pensarespecializados quepara estosla últimosproducción producende luz, sinentre embargo,estos realmentehay sonpeces, lasmoluscos bacteriasy quienes lo hacencrustáceos.
 
En la segunda categoría, se encuentran los organismos que presentan bioluminiscencia localizada, es decir que sólo la presentan en ciertas partes del cuerpo. Aquí destacan organismos como los ctenóforos, protocordados, y estrellas de mar. Los primeros, producen la luz en sus órganos locomotores; los segundos, tienen puntos de bioluminiscencia a lo largo de su cuerpo, y los terceros, se encuentran a grandes profundidades y la bioluminiscencia es de carácter intermitente (su cuerpo es recorrido por oleadas de luz).
 
Por último, en la tercer categoría, encontramos a los organismos que poseen órganos especializados para la producción de luz, entre estos hay peces, moluscos y crustáceos. Dichos órganos productores se localizan usualmente en la superficie ventral y en la cabeza, funcionan por acción motora del sistema nerviosa y generalmente de forma voluntaria, como en el caso de los calamares abisales.<ref name=":5">Cifuentes, J., Torres, P. y Frías, M. (1997) El océano y sus recursos IV Las Ciencias del Mar: Oceanografía Biológica. México: Fondo de Cultura Económica. Capítulos V, VIII, IX.</ref>.
 
La reacción general de este proceso es una reacción de descarboxilación oxidativa.<ref name=":6">Lee, J. (2016). Bioluminescence, the Nature of the Light. USA: The University of Georgia. 89</ref>. El oxígeno reacciona con sustancias llamadas luciferinas, produciendo energía en forma de luz, esto es catalizado por enzimas luciferasas, y en el proceso, las luciferinas se oxigenan para formar oxiluciferinas. Dependiendo del organismo, se requiere de una enzima luciferasa específica que catalice dicha reacción, por lo cual los colores de la luz producida variarán dependiendo del tipo de luciferasa implicado.<ref name=":7">Farusi, G. y Watt, S. (2016). Livig light: the chemistry of bioluminescence. Recuperado en: <http://www.scienceinschool.org/content/living-light-chemistry-bioluminescence></ref>.
 
La siguiente, es la reacción general de la bioluminiscencia, recordando que es catalizada por la luciferasa.
 
Luciferina+O2+ATP -------> Oxiluciferina+CO2+AMP+difosfato+Energía luminosa<ref name=":8">Held, P. (2006). Luciferase Measurements using the ClarityTM Luminescence Microplate Reader - Luminescence made easy. Nature. Recuperado en: <http://www.nature.com/app_notes/nmeth/2006/063006/full/an1755.html</ref>.
 
 
 
== Referencias ==