Anatomía comparada del corazón y los sistemas circulatorios

En los vertebrados, el corazón muestra un incremento secuencial en su complejidad desde los peces hasta los mamíferos. En los peces, el corazón es lineal y se compone de dos cámaras principales (o senos) dispuestas en serie, contando además con otra cámara agrandada que recibe la sangre de las venas: el seno venoso. En los mamíferos, el corazón está compuesto por cuatro cámaras que conforman dos bombas, una a lado de la otra, existiendo además grandes diferencias de presión entre la circulación pulmonar (transporta sangre desoxigenada desde el corazón hasta los pulmones y la devuelve oxigenada al corazón) y la circulación sistémica (transporta sangre oxigenada desde el corazón hacia el resto del cuerpo y la devuelve al corazón desoxigenada). El corazón tricameral de los anfibios refleja, en parte, su transición parcial hacia un modo de vida terrestre. Aunque el ventrículo no está dividido, una válvula espiral en el punto de salida del ventrículo hace las veces de deflector y ayuda a separar los flujos arterial y venoso, por lo que se produce una mezcla limitada de la sangre oxigenada y desoxigenada. El circuito pulmonar de los anfibios también envía sangre a la piel, lo que refleja la importancia de este órgano en la captación de oxígeno.

Corazón de Peces

El corazón de los peces es lineal, con una secuencia de tres cámaras en serie (el cono podría incluirse como una cuarta cámara). La sangre que ha circulado por el cuerpo entra primero en el corazón a través del seno venoso, luego pasa a la aurícula y seguidamente al ventrículo. Una serie de válvulas unidireccionales entre las cámaras impide el flujo sanguíneo en sentido inverso. La sangre sale del corazón a través de un circuito único, viajando hacia las branquias para oxigenarse y distribuirse posteriormente por todo el cuerpo.

Corazón en peces

Corazón de Anfibios

Los corazones de los anfibios cuentan con tres cámaras. La aurícula está dividida en dos cámaras, izquierda y derecha. Esta división puede ser parcial o completa, según las especies. El ventrículo es único, al no tener un tabique divisorio interno. Aunque esto permite la mezcla de sangre oxigenada y desoxigenada, la naturaleza esponjosa del ventrículo reduce esta mezcla. Los anfibios son capaces de tolerar esto porque gran parte de la absorción de oxígeno se produce a través de su piel húmeda, y no de sus pulmones.

Corazón en anfibios

Corazón de Mamíferos

En las aves y los mamíferos el corazón está completamente dividido en dos mitades, lo que da lugar a cuatro cámaras bien diferenciadas. Además, la sangre circula por dos circuitos distintos, lo que impide que se mezcle. La sangre oxigenada de los pulmones (circulación pulmonar) se mantiene separada de la sangre desoxigenada que regresa del resto del cuerpo (circulación sistémica). En general, el tamaño del corazón de los mamíferos aumenta con el incremento de la masa corporal, mientras que la frecuencia cardíaca disminuye.

Corazón en mamíferos

Corazón de Reptiles

La diversidad de anatomías y morfologías en los distintos grupos de reptiles puede llevar a diferentes modificaciones del corazón, aunque estas son derivaciones de dos patrones básicos. Encontramos corazones tricamerales en quelonios (tortugas) y escamosos (lagartos, camaleones, iguanas y serpientes), mientras que en los cocodrilos este órgano cuenta con cuatro cámaras, con el ventrículo dividido en dos por un tabique.

Tortuga de caja de Florida

Cocodrilo de las marismas

Evolución del Sistema Circulatorio en Vertebrados

La estructura del corazón de vertebrados surge como respuesta a un mayor tamaño corporal y un estilo de vida activo. Sus modificaciones reflejan la variedad de ambientes que ocupan, desde acuáticos a terrestres.

Pez gato

El desarrollo de órganos respiratorios accesorios fue un paso importante en la evolución del corazón. En los peces, la aparición de ciertas estructuras en torno al estómago permitió aumentar el suministro de oxígeno y ajustar la flotabilidad. Estas estructuras dieron lugar a la vejiga natatoria de los peces, mientras que en los anfibios ancestrales se convirtieron en pulmones. Algunas especies de peces cuentan con un órgano laberíntico o arborescente, desarrollado a partir de un arco branquial muy vascularizado y que actúa como si fuera un pulmón.

 

 

La circulación sanguínea en los peces pulmonados muestra cómo podría haberse desarrollado un sistema circulatorio doble. La sangre que proviene de los pulmones sigue un circuito parcialmente separado. Modificaciones en el corazón de los anfibios llevaron a la aparición de tres cámaras, donde la sangre de los pulmones y del cuerpo se mezclan en un único ventrículo. Modificaciones posteriores en los primeros reptiles produjeron una tabicación incompleta del ventrículo.

Salamandra común

 

Martín pescador común

Las aves y los mamíferos cuentan con corazones de cuatro cámaras y un sistema circulatorio doble completamente dividido. La disposición de sus sistemas circulatorios refleja sus diferentes orígenes evolutivos. Las aves han perdido lo que era la parte izquierda del sistema circulatorio de los primeros reptiles. Los mamíferos, por el contrario, han perdido la parte derecha.

 

Evolución del corazón de vertebrados

Para un vertebrado ancestral, tener un órgano suplementario para proporcionar aire ayudaba a la supervivencia en ambientes poco oxigenados (como pantanos). Durante la evolución de los pulmones, el sistema circulatorio comenzó a tomar más sangre a través de los pulmones y menos a través de las branquias, que finalmente se perdieron. La evolución de un sistema circulatorio doble, a partir de la tabicación del ventrículo, permitió una extracción y entrega más eficiente de oxígeno, lo que resultaba imprescindible para satisfacer los estilos de vida muy activos de aves y mamíferos.

Cuestiones de autoevaluación

  1. Describa las funciones de la arteria aorta y de la vena cava.
  2. Describa dos ventajas para un vertebrado de contar con un órgano accesorio para respirar.
  3. ¿Qué pruebas hay de que las aves y los mamíferos evolucionaron hacia corazones de cuatro cámaras de forma independiente, por vías distintas?
  4. Discuta la estructura del corazón en al menos dos clases de vertebrados, relacionando las características de su estructura y función con el tamaño del animal, la tasa metabólica o el entorno en el que habitan.