Respirar bajo el agua: la asombrosa historia evolutiva de los mamíferos marinos

Imagínese tener que contener la respiración mientras nada al supermercado, duerme, da a luz o cría a sus hijos. Un escenario imposible que es la realidad cotidiana de ballenas, delfines, focas y manatíes. Estos mamíferos marinos comparten los rasgos básicos de todos los mamíferos –pulmones, sangre caliente, pelo (al menos en algún momento de la vida) y leche para alimentar a sus crías–, pero viven en un mundo donde el oxígeno es escaso y cada respiración debe gestionarse conscientemente.

¿Cómo podemos sobrevivir permanentemente en el agua sin dejar de ser animales dependientes del aire? Para conseguirlo, reinventaron la respiración, el sueño, la reproducción y el control cardiovascular. Sus cuerpos abarcan 50 millones de años de innovación evolutiva y son una lección sobre la notable capacidad de adaptación de la vida.

Fosas nasales: respiración rediseñada

La adaptación más visible es el soplador. Lo que comenzó como las fosas nasales frontales de los mamíferos terrestres migró, a lo largo de decenas de millones de años, a la parte superior de las cabezas de los delfines y las ballenas. Este cambio ahorra una enorme cantidad de energía: en lugar de sacar toda la cabeza del agua, el delfín puede respirar dejando al descubierto sólo una pequeña parte de su cuerpo.

Pero el agujero es mucho más que una nueva ubicación. Es una válvula muscular que se cierra herméticamente bajo el agua. A diferencia de los humanos, los delfines y las ballenas no respiran automáticamente. Cada inhalación y exhalación es un acto deliberado y controlado.

Respiración de ballenas. Pulmones que son un ejemplo de eficiencia

Una vez en la superficie, los mamíferos marinos respiran con notable eficacia. Los seres humanos intercambian entre el 10 y el 15% del aire de sus pulmones con cada respiración. Las ballenas y los delfines pueden sustituir hasta el 90%. Sus pulmones están diseñados para una “ventilación explosiva”, vaciándose y llenándose en menos de un segundo. Se han medido flujos de aire en delfines que superan los 160 litros por segundo.

No se trata sólo de velocidad, se trata de estrategia. Al intercambiar casi todo el aire de sus pulmones, maximizan su consumo de oxígeno y minimizan el tiempo que necesitan pasar en la superficie.

¿Por qué no se casan?

Vivir bajo el agua con pulmones conlleva un riesgo constante: ahogarse. Para evitar esto, los delfines han desarrollado una separación casi completa entre los tractos respiratorio y digestivo. Su laringe se curva en un ángulo pronunciado, lo que permite que los alimentos pasen a través del esófago mientras que el espiráculo se conecta directamente con la tráquea. No pueden respirar por la boca en absoluto.

Silueta de ballena azul. muratart/Shutterstock

La misma precisión se observa en la lactancia. Las madres producen leche extremadamente grasosa que puede ser expulsada directamente a la boca del bebé. Esto crea un sello hermético con los labios, evitando que entre agua salada, mientras que la leche espesa resiste la dispersión en el agua.

Aceptar un pulmón colapsado

Durante las inmersiones profundas, los mamíferos marinos enfrentan presiones que aplastarían a un buceador humano. Sin embargo, su estrategia no es resistir la presión, sino aprovecharla.

A medida que el aire desciende, es expulsado de los diminutos alvéolos donde se produce el intercambio de gases y pasa a las vías respiratorias fortalecidas que no transfieren nitrógeno a la sangre. Este colapso pulmonar controlado previene la acumulación de nitrógeno y previene la enfermedad por descompresión o “enfermedad del buceador”. Al mismo tiempo, permite conservar el oxígeno para los órganos vitales.

Dormir con medio cerebro

Como la respiración es voluntaria, el sueño presenta un desafío único. Los delfines y las focas resuelven este problema con el sueño unihemisférico de ondas lentas. La mitad del cerebro duerme mientras la otra mitad permanece lo suficientemente despierta para controlar la respiración y el movimiento.

En los delfines mulares, cada hemisferio duerme aproximadamente cuatro horas de sueño de ondas lentas por día. El lado alerta del cerebro les permite salir a la superficie para respirar y estar alerta ante los depredadores. El sueño REM (la etapa del sueño en los humanos) está prácticamente ausente, lo que sugiere que los mamíferos marinos han redefinido el concepto mismo de sueño.

Nacimiento y primeros pasos en la vida.

Incluso hubo que reinventar la reproducción. Las crías de ballenas y delfines suelen nacer sin cola, lo que reduce el riesgo de ahogarse durante el parto. Las madres se posicionan para ayudar al recién nacido a subir a la superficie para respirar por primera vez.

A partir de ese momento, el bebé debe aprender a respirar de forma consciente. La lactancia materna, con un sistema de leche grasa y un sello bucal (su boca forma una especie de ventosa que impide la entrada de agua del exterior), permite un crecimiento rápido al evitar que el agua salada entre en los pulmones.

Una ballena amamanta a su cría. “Interruptor maestro” cardiovascular

Estos animales también dependen de un poderoso reflejo fisiológico conocido como respuesta a la caída o “cambio de vida”. Cuando buceas, tu ritmo cardíaco cae drásticamente (una orca puede reducirlo a la mitad en sólo 15 segundos) y el flujo sanguíneo se desvía hacia órganos vitales como el cerebro y el corazón.

Combinado con las enormes reservas de oxígeno en la mioglobina (la proteína que almacena y transporta oxígeno) en los músculos, esto permite a las ballenas y focas permanecer sumergidas durante largos períodos de tiempo, incluso más de una hora en algunas especies.

Lecciones para la gente

Estas adaptaciones no sólo son fascinantes: podrían tener aplicaciones en la medicina humana. El colapso pulmonar en mamíferos buceadores previene las roturas alveolares que sufren algunos pacientes con ventilador. Además, sus proteínas tensioactivas permiten que los alvéolos se vuelvan a abrir de forma segura, lo que podría inspirar tratamientos para la insuficiencia respiratoria.

Sin embargo, todos estos sistemas finamente afinados son vulnerables. El cambio climático, la contaminación, la sobrepesca y, en particular, el ruido submarino generado por los barcos y los sonares pueden alterar sus procesos fisiológicos. Los cambios en sus patrones de buceo o el estrés prolongado pueden aumentar su riesgo de embolia gaseosa y varamiento.

Proteger a los mamíferos marinos significa no sólo preservar sus hábitats, sino también comprender y respetar las adaptaciones evolutivas que les permiten vivir entre dos mundos: atados para siempre al aire, pero dueños del océano.