¿Qué es el saco aéreo?
Los sacos aéreos son cavidades de aire permanentes dentro de los organismos. La presencia de estos sacos en los huesos recibe el nombre de neumaticidad, y a su proceso de formación durante el desarrollo del hueso se le llama neumatización.
La distribución de estos sacos en el cuerpo de los organismos es relativamente variada. Pueden estar presentes en huesos (neumaticidad esquelética) como el cráneo, vertebras, costillas, esternón y otros. También están presentes como parte del aparato respiratorio de muchos animales.
Los científicos consideran que el desarrollo de los sacos aéreos les permite a los animales que los presentan, tener o mejorar el equilibrio, enfriar eficientemente sus cuerpos y aumentar el intercambio gaseoso.
La diversidad de organismos que poseen estos sacos va desde aves y mamíferos, hasta insectos. Incluso hoy en día se conoce que los dinosaurios tenían huesos neumáticos, es decir, huesos con sacos aéreos.
Evolución
De los animales actuales, las aves presentan el mayor número de estructuras con sacos aéreos en sus cuerpos. Desde el punto de vista evolutivo, las aves son los descendientes actuales de los dinosaurios.
Se sabe que las aves evolucionaron a partir de pequeños dinosaurios carnívoros. Estos dinosaurios vivieron en el Jurásico tardío o superior (hace unos 152 a 163 millones de años), según registros fósiles descubiertos en China y América del Sur.
Sin embargo, se cree que el antepasado de todas las aves actuales vivió en el Cretácico tardío o superior (hace unos 72 a 100 millones de años atrás). Este antepasado sobrevivió en los posteriores 65 millones de años que transcurrieron tras la extinción masiva de los dinosaurios.
El investigador Peter Ward, en 2006, sugirió que los primeros sacos aéreos en los dinosaurios aparecieron en organismos que vivieron en el periodo Triásico (hace unos 252 millones años aproximadamente).
Esta estructura fue un carácter evolutivo que le permitió a los organismos que lo poseían adaptarse a los bajos niveles de oxígeno que existieron durante dicho periodo.
Esta característica se mantiene actualmente en los descendientes de los dinosaurios, las aves. La presencia de estos sacos en otros grupos zoológicos puede deberse a un mecanismo de evolución paralela o parafilética.
En humanos
Por otra parte, los seres humanos presentamos senos paranasales. Estos son un sistema de cavidades aéreas ubicadas en la cabeza, en los huesos frontales, etmoides, esfenoides, y en el maxilar superior.
Existe mucha controversia acerca de los aspectos evolutivos de los senos paranasales en neandertales y seres humanos actuales. No se conoce a ciencia cierta cuál es el origen y función evolutiva.
Una de las hipótesis propuestas sobre la presencia de estos sacos aéreos, es la adaptación al frío extremo. Aunque es un tema muy discutido y con muchos detractores.
La presencia de sacos aéreos en homínidos y otros vertebrados también ha sido tema controversial de la evolución. Estos sacos han aparecido y desaparecido en diferentes grupos, incluso en linajes no relacionados.
Diversas hipótesis han sido propuestas sobre la presencia de la neumatización o los espacios aéreos en el cráneo de los vertebrados. Entre estas hipótesis destacan adaptaciones al frío, dispersión de la fuerza masticadora, aligeramiento craneal y almacenamiento de sustancias.
¿En qué animales se encuentran los sacos aéreos?
Los primeros organismos de los cuales se tiene conocimiento que presentaron sacos aéreos, fueron los dinosaurios. Estaban presentes en el grupo de los ptrosaurios (dinosaurios voladores) y los saurisquios.
Estos últimos estaban representados por los pterópodos (como el tiranosaurio rex) y los saurópodos (como los grandes cuello largo).
De los animales actuales, las aves son las que presentan la mayor cantidad de sacos aéreos dentro del cuerpo (entre 9 y 11). Están presentes en todas o en la mayoría de las especies de aves.
Estas estructuras se encuentran también en otros vertebrados, como los mamíferos, tanto en los huesos como en parte del sistema respiratorio.
Otros animales que presentan sacos aéreos o estructuras denominadas como tal, son los insectos. Estos artrópodos presentan sacos aéreos como parte de su sistema respiratorio. Están presentes como dilataciones o expansiones de las tráqueas.
Funciones
En los dinosaurios
Han sido planteadas distintas hipótesis sobre la funcionalidad de los sacos aéreos esqueléticos y no esqueléticos en los dinosaurios.
La presencia de estos espacios podría indicar que les ayudaba a tener una alta actividad metabólica, ya que los sacos aumentaban la capacidad respiratoria.
Algunos autores también proponen que los sacos aéreos servían para la mejora del equilibrio y reducir la inercia rotacional. Esta última hipótesis, sin embargo, es muy discutida, porque no aplica en grupos como los saurópodos.
Otra función hipotética de las cavidades de aire es la de regular la temperatura corporal. La presencia de plumas cubriendo el cuerpo, o la actividad del vuelo, podían calentar el cuerpo.
Entonces, los sacos funcionarían como medios para disipar el exceso de calor. La presencia de huesos neumáticos en los dinosaurios, les permitió tener huesos más ligeros y facilitó la evolución de formas vivientes gigantes.
En las aves
En las aves, los sacos aéreos no óseos pueden ser observados como pequeñas cámaras que se hinchan y deshinchan. Esto provoca un flujo de gas en una cámara separada, en forma análoga a lo que ocurre en los pulmones.
También presentan cavidades aéreas óseas. La presencia de dichos espacios le permitió a las aves tener huesos más livianos. Esto, a su vez, permitió volar a la mayoría de estos organismos.
Además, les ayudó a tener sistemas respiratorios altamente eficientes, a distribuir la masa esquelética e incluso se cree que les permite a algunas aves volar a gran altura.
En los mamíferos
En mamíferos existen sacos aéreos en los llamados senos paranasales. Estos son divertículos pertenecientes a la cavidad nasal. Contienen aire y forman parte de los huesos del cráneo.
Existen varias hipótesis acerca de las funciones de estas estructuras neumatizadas. Entre ellas, están el aligeramiento del cráneo, el intercambio y disipación del calor, y el uso para la secreción de mucus.
El estudio de estas funciones ha sido realizado empleando animales como caballos, rumiantes, carnívoros, pequeñas mascotas (perros y gatos), e incluso en seres humanos.
En insectos
Los sacos aéreos de los insectos son cámaras con gran capacidad de dilatación. Están asociadas a las tráqueas y su función es almacenar aire y facilitar el vuelo.
Referencias
- Air sac. Anatomy. Recuperado de britannica.com.
- Skeletal pneumaticity. Recuperado de en.wikipedia.org.
- The origin of birds. Recuperado de evolution.berkeley.edu.