La altitud o las grandes profundidades marinas crean modelos fisiológicos que permiten a los científicos ver cómo responden diferentes organismos en ambientes extremos. Lo interesante de estudiar cómo hay animales que pueden vivir a más de 100 metros de profundidad o a 5.000 metros de altitud es que diferentes patologías comparten características de la fisiología extrema que se da en estos ambientes.

Si a la capacidad que tienen algunos animales para poder vivir en lugares inhabitables para el ser humano sumamos su extraordinaria fisionomía, nos encontramos ante casos como el de la ballena azul. Es difícil imaginarse cómo puede existir un corazón que pesa más de 300 kg y bombea sangre a un cuerpo de 70.000 kg a lo largo de más de 20 metros de longitud. El corazón de estas ballenas puede bombear casi 80 litros de sangre en un único latido.

Recientemente, se ha publicado en la revista PNAS un estudio (Goldbogen et al., 2019) en el que han conseguido medir por primera vez la frecuencia cardiaca de una ballena azul en su hábitat natural, el mar. Durante sus largas inmersiones, la actividad del corazón de las ballenas se reduce (y con ello su frecuencia cardiaca), lo que hace que tanto sus tejidos como sus órganos –  entre ellos el propio corazón – disminuyan también su consumo de oxígeno para no poner en riesgo su supervivencia. Ralentizan su consumo de energía hasta su límite fisiológico.

Pero mientras están en las profundidades, hay un momento en el que necesitan aumentar su producción de energía: cuando comen. Las ballenas se alimentan de tal manera que cuando se dirigen hacia los bancos de peces abren la boca ingiriendo tanto a sus presas como una cantidad muy grande de agua. La energía que emplean para comer y expulsar después esa agua es hasta 50 veces mayor que cuando están en reposo, por lo que es de suponer que su frecuencia cardiaca tiene que aumentar para responder a esa demanda. Esto puede ser crítico, ya que el simple hecho de comer hace que necesiten mucha más energía en las profundidades, lo que provoca un agotamiento más rápido de las reservas de oxígeno en la sangre. Y, además, la ballena azul tiene unas reservas de oxígeno muy bajas comparadas con otras especies de ballenas como los cachalotes o las ballenas de Groenlandia, que pueden almacenar hasta 5 veces más cantidad de oxígeno debido a que tienen una mayor concentración de mioglobina, la proteína encargada de almacenar y transportar el oxígeno en el músculo. Ello hace que las ballenas azules puedan estar menos tiempo debajo del agua que por ejemplo los cachalotes.

Para dar respuesta a cuál es la frecuencia cardiaca de estos animales cuando bajan a las profundidades a comer, un equipo de investigación ha monitorizado el corazón de una ballena azul en la bahía de Monterrey, en California, utilizando una ventosa que se unía al cuerpo de la ballena y que tenía un electrocardiograma con el que se registró la actividad de su corazón durante 8 horas y media.

Los registros vieron que esta ballena hizo inmersiones en busca de alimento de hasta 16 minutos, llegando a una profundidad de 184 metros. El electrocardiograma mostró que en las profundidades tenía una frecuencia cardiaca de en torno a 4 pulsaciones (llegando a ser de 2 latidos por minuto), mientras que en el momento de comer subía a 8 pulsaciones, para volver a bajar a 4 en el momento de filtrado del agua. Es decir, a más de 180 metros de profundidad, su corazón late 1 vez cada 15’’. Ya en la superficie, la frecuencia cardiaca alcanza su máximo, donde la ballena respira y restaura sus niveles de oxígeno.

Figura 1. Ilustración que muestra como la frecuencia cardíaca de la ballena azul se ralentiza y acelera cuando se sumerge a grandes profundidades y se alimenta. Crédito: Alex Boersma

Uno de los mecanismos que compensa esta frecuencia cardíaca tan baja podría estar en su arco aórtico. La aorta (la arteria encargada de llevar la sangre oxigenada desde al corazón hasta todos nuestros tejidos) parece ser muy flexible en las ballenas azules, de manera que es capaz de almacenar una gran cantidad de sangre y así asegurar un flujo continuado entre latidos sin necesidad de elevar mucho más su frecuencia cardiaca, lo que elevaría el gasto de oxígeno. Este mecanismo compensatorio esculpido a lo largo de miles de años de evolución es el que permite a estos seres vivos hacer largas inmersiones en busca de comida. La estructura de su sistema cardiovascular está ligada de manera estrecha a su función.

Los investigadores piensan que el corazón de la ballena azul funciona cerca de su límite, lo que podría explicar por qué ningún animal tiene un tamaño mayor, ya que las necesidades de energía de un cuerpo más grande superarían lo que el corazón podría sostener. La naturaleza esconde maravillas evolutivas. Un animal de 70.000 kg con un corazón de más de 300, puede bombear a 180 metros de profundidad únicamente 4 veces por minuto.

La llegada regular de sangre y oxígeno a la mayoría de nuestros tejidos es un principio de homeostasis. En cambio, la alteración del flujo de sangre es el origen de muchas patologías. Por ello, saber cómo animales en condiciones de presión extrema consiguen sostener la producción de energía aún teniendo concentraciones bajas de mioglobina, podría ayudarnos a entender los procesos por lo que los tejidos se adaptan a procesos de tensión de oxígeno heterogénea.

Referencia:

Goldbogen, J. A., Cade, D. E., Calambokidis, J., Czapanskiy, M. F., Fahlbusch, J., Friedlaender, A. S., … Ponganis, P. J. (2019). Extreme bradycardia and tachycardia in the world’s largest animal. Proceedings of the National Academy of Sciences, 116(50), 25329 LP – 25332. https://doi.org/10.1073/pnas.1914273116