Del aire a los pulmones

Cuando se habla de la respiración y del origen de los pulmones, desde la perspectiva evolutiva, generalmente se abunda en cómo éstos pudieron adaptarse al aire de la atmósfera. Los libros de texto de fisiología animal suelen referirse primero a las branquias de los animales acuáticos para considerar después de qué manera éstas habrían podido transformarse en los sofisticados pulmones de los vertebrados terrestres.[1] No obstante, casi nunca se tiene en cuenta que la respiración es posible gracias a todo un complejo conjunto de características físicas y químicas muy precisas que ya existían en la atmósfera de la Tierra, sin las cuales el diseño de los pulmones no podría haberse dado jamás.

Los pulmones en el ser humano están formados por dos órganos esponjosos de tonalidad gris rosácea que se localizan en el pecho, rodeando al corazón. Cuando inhalamos aire, éste ingresa en los pulmones llenando los minúsculos alvéolos y permitiendo que el oxígeno pase a la sangre. A la vez, el dióxido de carbono (CO₂), que es un gas de desecho, se transfiere desde la sangre a los alvéolos pulmonares y es exhalado al exterior. El diseño que evidencian los pulmones es realmente impresionante. Son los órganos más grandes del cuerpo humano pero están hechos con solo medio litro de tejido pulmonar. Sin embargo, dicho tejido forma una superficie de intercambio de gases entre el aire y la sangre que es casi del tamaño de una cancha de tenis.[2] Cuando se analiza detenidamente su estructura y funcionamiento, es fácil deducir que se trata de un diseño perfecto de ingeniería biológica.

[photo_footer]Dibujo clásico del aparato respiratorio humano (Wikipedia).[/photo_footer]

La frecuencia respiratoria normal de un adulto está comprendida entre 12 y 18 respiraciones por minuto. Esto significa que una persona realiza alrededor de 500 millones de respiraciones a lo largo de toda su vida. Cada minuto obtenemos unos 250 ml de oxígeno puro que pasa del aire a los pulmones y, por medio de los eritrocitos o glóbulos rojos de la sangre, llega a las células de todos los tejidos corporales. Dentro de ellas, dicho oxígeno actúa en el metabolismo, en las mitocondrias, en la oxidación de los alimentos y contribuye a producir la energía que se requiere para vivir. De la misma manera, cada minuto exhalamos el mismo volumen de dióxido de carbono gaseoso, que es uno de los productos de desecho de dichas oxidaciones.

En síntesis, los pulmones son los huecos resultantes de una superficie corporal invaginada que forma una estructura parecida a un árbol invertido, cuyo tronco y ramas estarían constituidos por la tráquea, bronquios y bronquiolos, mientras que las hojas equivaldrían a los alvéolos. Esta superficie de intercambio gaseoso puede llegar a ser notablemente compleja. Tal como explica el profesor Schmidt-Nielsen: “las necesidades primordiales para que un órgano respiratorio sea efectivo son las de que debe tener (1) una gran superficie, y (2) una fina cutícula”.[3] En el caso humano, la superficie pulmonar tiene alrededor de 500 millones de alvéolos, que forman una superficie total próxima a los 70 m². Por su parte, la cutícula o membrana respiratoria es finísima ya que está formada por cuatro capas de células que solo tienen un espesor de 0.5 micras, es decir la mitad de una milésima de milímetro. Estas dos características hacen que el intercambio gaseoso sea muy eficaz. En la región proximal del aparato respiratorio -formada por la tráquea y los bronquios- el aire circula hacia adentro y hacia afuera, mientras que en la región distal -bronquiolos terminales y alvéolos- el aire es impulsado por difusión.

Tal como se ha indicado, los pulmones son espectaculares diseños de ingeniería biológica, pero para que puedan funcionar a la perfección requieren que el aire de la atmósfera también lo sea. Y, en efecto, esto se descubre cuando se analizan las principales características de éste, tales como su densidad, presión, viscosidad, compresibilidad, difusión, solubilidad, etc. Todo este conjunto tan cautivador de aptitudes está orientado hacia un fin muy concreto: que podamos respirar y mantenernos con vida. Pura teleología que sugiere previsión y diseño.

Notas

[1] Véase el texto universitario de Knut Schmidt-Nielsen, 1976, Fisiología animal. Adaptación y medio ambiente, Omega, Barcelona, p. 13.

[2] Denton, M. 2022, The Miracle of Man, Discovery Institute Press, Seattle, p. 83.

[3] Schmidt-Nielsen, K. 1976, Fisiología animal. Adaptación y medio ambiente, Omega, Barcelona, p. 13.