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BIOLOGÍA
Los pulmones de los vertebrados representan una
de las adaptaciones evolutivas más importantes para la
vida en el medio terrestre. Gracias a la internalización de
la superficie respiratoria húmeda dedicada al intercambio
gaseoso con el aire circundante (ambiente), los organismos pulmonados pudieron modificar su piel con otros fines. El mejor ejemplo de transición de la respiración
branquial a la respiración pulmonar son los anfibios, la
clase de vertebrados cuyo nombre (de amphi, "ambos" y
tíos, "vida") indica que tienen dos formas de vida. Casi
todos los anfibios inician su vida como larvas pisciformes
branquiadas. Luego sufren una serie de cambios radicales denominados colectivamente metamorfosis y cuyo
resultado es la formación de un adulto pulmonado. La
transición entre el renacuajo larvario y la rana adulta es
todo un proceso filogenético (relativo al transcurso de la
evolución) resumido en el desarrollo de un solo individuo.
presión parcial de oxígeno (pO2) y una baja presión parcial de dióxido de carbono (pCO2). Los gradientes de
presión así formados conducen a una rápida difusión
de esos dos gases a través de las paredes capilares y alveolares: el oxígeno entra en los capilares y es transportado hacia los tejidos; el dióxido de carbono entra en los
pulmones y es expulsado al exhalar.
19.2
La superficie respiratoria generada por el sistema
alveolar de los mamíferos es mucho mayor que la superficie resultante de las estructuras básicamente lisas de
los pulmones de los anfibios. En los reptiles, cuya piel ya
no es importante como superficie respiratoria, también se
observa un pulmón poroso y esponjoso muy parecido al
de los mamíferos.
El pulmón de los mamíferos tiene un papel fundamentalmente pasivo en cuanto a los movimientos respiratorios: inhalación y exhalación. La cavidad pulmonar se
expande y contrae en forma alternada mediante las contracciones del diafragma y de los músculos intercostales.
El incremento volumétrico de la cavidad introduce aire en
los pulmones. Al relajarse los músculos, la reducción de
ese volumen empuja el aire hacia afuera. El diafragma
constituye la base de la cavidad pulmonar (pleural) piramidal y es una estructura que sólo se observa en los mamíferos. Los intercostales son músculos situados entre
las costillas y cuya contracción eleva y mueve toda la caja torácica hacia arriba y hacia afuera.
La inhalación empieza cuando el nervio frénico
estimula al diafragma; la estimulación se debe principalmente al incremento de la concentración de CO2 en la
sangre. Los intercostales son estimulados junto con el
diafragma y el aumento concomitante del volumen de la
cavidad pleural reduce la presión dentro de ésta, generando así una fuerza de succión. El aire entra pasivamente en los pulmones debido a esa fuerza. Puesto que la
única entrada a la cavidad torácica es la tráquea, el aire
debe entrar en los pulmones en cuanto desciende la presión dentro de la cavidad pleural.
Después de la inhalación, las concentraciones de
CO, en la sangre se reducen y disminuye la estimulación
frénica del diafragma y de los músculos intercostales. El
diafragma se relaja y el incremento de su diámetro hace
que éste se combe hacia la cavidad torácica. También se
RESPIRACIÓN EN LOS MAMÍFEROS
Un ejemplo del aparato respiratorio de los mamíferos es
el del ser humano (Fig. 19.4). Los mamíferos son colonizadores muy eficientes del medio terrestre y su aparato
respiratorio refleja ese éxito (sin embargo, el aparato respiratorio de las aves es aun más eficiente; véase el Prob.
19.10). El aire ingresa en el árbol respiratorio a través de
la nariz o la boca, aunque el aire se tibia y filtra mejor
cuando es inhalado a través de tos conductos más largos
de la nariz. Las vías nasales desembocan en la faringe
nasal y están separados de la boca por un tabique llamado paladar. Este último se denomina paladar óseo en la
región anterior inmediatamente por detrás de los dientes
y velo del paladar conforme se vuelve cada vez menos
rígido en la región posterior.
El aire que entra (inhalado), sea a través de la boca o la nariz, pasa a través de la faringe y luego ingresa
en la tráquea, un tubo rígido situado frente al esófago. El
orificio de la tráquea (glotis) está ocluido por una válvula
tipo solapa llamada epiglotis. La laringe o aparato vocal
se encuentra en el origen de la tráquea. Esta última se bifurca dando origen a un bronquio derecho y otro izquierdo. Cada uno de esos bronquios se subdivide en muchos
bronquiolos, los cual es constituyen las pequeñas ramificaciones del árbol respiratorio. La bronquitis es una inflamación de estos tubos ramificados.
Cada bronquiolo termina en un racimo ciego de diminutos sacos aéreos llamados alvéolos, los cuales están dotados de abundantes capilares. Los principales
fenómenos de la respiración externa ocurren precisamente a través de la membrana alveolar. Los capilares que
rodean a los alvéolos conducen hacia ellos la sangre desoxigenada y saturada con dióxido de carbono proveniente de las arterias pulmonares. Por otra parte,
después de la inhalación los alvéolos contienen una alta
EJEMPLO 1 El aire inhalado contiene 20.96% de
oxigeno y una tensión aproximada de 160 mm de mercurio
(Hg). El aire exhalado contiene 15.8% de oxígeno y una
tensión relativamente apredable de 120 mm de Hg. Desde
luego, esto significa que los pulmones extraen alrededor
de 25% del oxígeno presente en el aire inhalado. La
cantidad aproximada de dióxido de carbono presente en el
aire inhalado es de 0.03 a 0.05%, pero se eleva a 4% en el
aire exhalado. Por tanto, la tensión de CO2 en el aire
exhalado es unas 100 veces mayor que la del aire inhalado.