Dormancia, factor clave en los anfibios para tolerar entornos climáticos hostiles
La capacidad de “tolerar” entornos desfavorables o condiciones ambientales extremas (como temperaturas muy altas, muy bajas o sequías), ha sido probablemente un factor clave en el éxito evolutivo de los anfibios.
- Redacción AN / GER
A lo largo de la historia el clima ha cambiado enormemente debido a diversos factores como el ángulo de inclinación de la tierra, los cambios en su órbita, la configuración de los continentes, y la circulación oceánica. Sabemos, por ejemplo, que hace relativamente poco ocurrió la era del hielo o Pleistoceno, periodo corto (~2 millones de años) caracterizado por épocas con temperaturas promedio bajas. Pero también se sabe que hace 80-90 millones de años, durante el Cretácico, la tierra fue muy caliente en promedio (ver Judd et al., 2024), casi 35 °C —para ponerlo en contexto la temperatura promedio en la Tierra hoy varía entre 12-14 °C—. Actualmente, en el mundo estamos viviendo una época de grades cambios ambientales, y los climáticos se desvían de las tendencias históricas recientes (de algunas decenas de años).
Además de los cambios climáticos históricos, debido a la inclinación del planeta conforme nos acercamos a los polos, existen variaciones climáticas a lo largo del año conocidas como estaciones, donde sí cambian significativamente los parámetros de temperatura y humedad a lo largo del año. La tierra y la vida evolucionan juntas, es decir, los organismos se encuentran sujetos a presiones ambientales de los lugares donde viven, frente a las que sólo existen tres posibles respuestas: se adaptan, se mueven o se extinguen. Por tanto, los organismos que viven en ambientes muy estacionales, ya sea de temperatura o de humedad, están adaptados a dichas condiciones. Es decir, tienen mecanismos que les permiten sobrevivir en ellas.
¿Cómo son capaces los anfibios para sobrevivir en las condiciones de los desiertos de Sonora o Chihuahua donde en los veranos se alcanzan temperaturas mayores a 40 °C de con un muy bajo porcentaje de humedad?, ¿y en el sur de Canadá donde en el invierno la temperatura puede ser de menos de -10 °C? ¿y en los páramos de los Andes donde la temperatura puede varía de forma extrema más de 50 °C en un día, puede ir desde -7 °C/ -14 °C a durante la noche, hasta más de 40 °C durante el día (Navas, 1996)?.
Para poner en contexto lo anterior, los anfibios como grupo son vertebrados tetrápodos (con cuatro extremidades) de la Clase Anfibia, y clasificados en tres Órdenes (o subgrupos): Orden Anura, que incluye a los organismos que comúnmente se conoce como ranas y sapos; Orden Caudata que incluye a las salamandras y tritones; y finalmente el Orden Gymnophiona, las cecilias que son un tipo de anfibios que carecen de patas y en general tienen hábitos acuáticos o fosoriales, es decir pasan la mayor parte del tiempo bajo tierra (Vitt & Caldwell, 2014).
Los anfibios tienen características fisiológicas muy particulares. En primer lugar, son organismos heterotermos (es decir, que no mantienen una temperatura corporal constante a lo largo de su vida como nosotros), y son ectotermos, ya que su temperatura corporal depende en gran medida de la temperatura ambiental (nosotros somos endotermos). Además, tienen la piel desnuda (sin pelos, ni escamas), la cual necesita estar constantemente húmeda debido a que parte de su respiración se lleva a cabo ahí. También requieren de agua para reproducirse, ya sea en forma de alta humedad en el suelo en caso de desarrollo directo —anfibios que no pasan por una etapa de larva (renacuajo) de vida libre— o en cuerpos de agua (poza, lago, río) para los que sí tienen dicha etapa larvaria de vida libre (Ochoa-Ochoa, 2024).
Volviendo a la pregunta, ¿cómo le hacen los anfibios para sobrevivir condiciones extremas de temperatura y/o humedad?. Los anfibios, como la mayoría de los organismos —incluyéndonos— utilizan refugios para esconderse diariamente durante las horas no activas o de descanso. Pero para sobrevivir periodos más largos (semanas, meses o años) y evitar condiciones ambientales adversas, los anfibios recurren a la dormancia o latencia. La dormancia es un término general que abarca todos los estados hipometabólicos (Navas & Carvalho, 2010).
Un estado hipometabólico se refiere a la condición en la cual el organismo reduce voluntariamente su tasa metabólica, esto es, la cantidad de energía que gasta durante un período específico de tiempo. Tener metabolismo es una característica de todos los seres vivos, y éste incluye al conjunto de reacciones químicas que efectúan las células con el fin de sintetizar o degradar sustancias para convertirlas en energía que les permite realizar actividades. El metabolismo abarca todos los procesos químicos y fisiológicos que se llevan a cabo dentro de los organismos para que puedan vivir, y estos procesos tienen un ritmo o una tasa, que se le denomina ‘tasa metabólica’.
En fisiología, la tasa metabólica basal se determina cuando el organismo está en reposo, y se refiere a la energía mínima necesaria para mantener los procesos fisiológicos vitales. Dado que la energía metabólica se obtiene principalmente a través de vías oxidativas (respiración), que son la principal ruta metabólica para generar ATP, la tasa metabólica es generalmente proporcional a la tasa de consumo de oxígeno por unidad tiempo (volumen de oxígeno consumido, VO2). Cuando hay una disminución constante y prolongada en el VO2 se puede decir que hay una depresión del metabolismo, es decir el organismo ha entrado a un estado hipometabólico o de dormancia.
En los anfibios hay dos tipos principales de dormancia: la hibernación (del latín hībern que significa “perteneciente al invierno”), que se refiere a la depresión del metabolismo que ocurre en el invierno, y la estivación (del latín aestās que significa “perteneciente al verano”), que en general ocurre en la época cálida y seca. Existen otros vocablos en la literatura científica para referirse a la hibernación como torpor y brumación, que también provienen de palabras latinas (hībern, torpōr y bruma) que significan “relacionado con el invierno” (Borror, 1960). Es preciso resaltar que los anfibios no son los únicos organismos que pueden entrar en dormancia; insectos, peces, invertebrados o plantas (por mencionar algunos) también pueden recurrir a ella como parte de sus ciclos de vida (Navas & Carvalho, 2010).
Es fundamental destacar que la activación de la dormancia no es trivial y se requiere de cierta preparación, ya que en el estado de dormancia el organismo no se mueve, no se alimenta, ni tiene otros procesos rutinarios como micción o defecación. Por ejemplo, los anfibios que hibernan tienen que acumular suficiente energía antes del inverno para poder sobrevivir los meses que no van a poder alimentarse. Lo mismo sucede con los anfibios que estivan durante la época seca, pero además éstos tienen que acumular suficiente agua. Es por ello que tanto los anfibios que hibernan, como los que estivan, necesitan acumular suficiente energía y agua para poder sobrevivir el periodo de latencia y de alguna manera regular el nivel del estado metabólico, ya que se sabe que entre más deprimido se encuentre el metabolismo más tiempo durarán las reservas. El aspecto clave es que la dormancia es preventiva y anticipa condiciones fisiológicas estresantes para evitar cambios dramáticos en la fisiología que puedan resultar en la muerte del organismo (Navas & Carvalho, 2010; Reynolds et al., 2011). Finalmente es crucial enfatizar que la dormancia es opcional, y sólo es ‘activada’ si es necesario.
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Los anfibios, como grupo, han estado en la Tierra por más de 360 millones de años (Vitt & Caldwell, 2014). Durante este periodo han habido enormes cambios ambientales, pero los anfibios, como grupo, siguen aquí. La capacidad de “tolerar” entornos desfavorables o condiciones ambientales extremas (como temperaturas muy altas, muy bajas o sequías), ha sido probablemente un factor clave en el éxito evolutivo de los anfibios. Es muy probable que, su capacidad ancestral de entrar en dormancia haya supuesto una ventaja adaptativa para sobrellevar dichos cambios. Lo anterior no quiere decir que, en combinación con otros cambios ambientales, como destrucción del hábitat, contaminación o introducción de especies exóticas no represente una fuerte amenaza para muchas, muchas especies. Tampoco quiere decir que todos los anfibios vayan a desaparecer, sino que probablemente muchas especies van a extinguirse si no se ponen medidas que den contrapeso a las amenazas ambientales.
En la actualidad distintos impactos antropogénicos, como la destrucción y contaminación de sus hábitats, ponen a prueba la formidable resiliencia biológica de los anfibios.
Leticia M. Ochoa-Ochoa1,2
Bióloga y Maestra en Ciencias Ambientales por parte de la Facultad de Ciencias, Universidad Nacional Autónoma de México. Realicé mi doctorado en Geografía y Ambiente en Inglaterra en la Universidad de Oxford. Mi principal línea de investigación es la Biogeografía y Conservación de Anfibios y Reptiles, dentro de ésta, me parece esencial estudiar los patrones biogeográficos que abarcan las distintas dimensiones de la diversidad, tales como taxonómica, filogenética y funcional. También estoy interesada en la Bioacústica: incluyendo paisajes acústicos y fenología de cantos de anuros (ver http://cantosanuros.fciencias.unam.mx/). Asimismo, me enfoco a la ecología de comunidades de anfibios y en los procesos que afectan el mantenimiento de éstas en paisajes fragmentados. Por lo cual trabajo tanto con bases de datos como con datos recolectados por medio de trabajo de campo.
Literatura Citada
Judd, E. J., Tierney, J. E., Lunt, D. J., Montañez, I. P., Huber, B. T., Wing, S. L., & Valdes, P. J. (2024). A 485-million-year history of Earth’s surface temperature. Science, 385(1316), eadk3705. https://doi.org/10.1126/science.adk3705
Navas, C. A. (1996). The Effect of Temperature on the Vocal Activity of Tropical Anurans: A Comparison of High and Low-Elevation Species. Journal of Herpetology, 30(4), 488–497.
Navas, C. A., & Carvalho, J. E. (2010). Aestivation Molecular and Physiological Aspects. In C. A. Navas & J. E. Carvalho (Eds.), Progress in Molecular and Subcellular Biology. Springer-Verlag.
Ochoa-Ochoa, L. M. (2024). Obstáculos en el camino: anfibios y cambio climático (México). Pp. 25-46. En: Biodiversidad y cambio climático. Programa Universitario de Cambio Climático, Universidad Nacional Autónoma de México.
Reynolds, S. J., Christian, K. A., Tracy, C. R., & Hutley, L. B. (2011). Changes in body fluids of the cocooning fossorial frog Cyclorana australis in a seasonally dry environment. Comparative Biochemistry and Physiology – A Molecular and Integrative Physiology, 160(3), 348–354. https://doi.org/10.1016/j.cbpa.2011.06.028
Storey, K. B., & Storey, J. M. (2012). Aestivation: Signaling and hypometabolism. Journal of Experimental Biology, 215(9), 1425–1433. https://doi.org/10.1242/jeb.054403
Vitt, L. J., & Caldwell, J. P. (2014). Herpetology. An Introductory Biology of Amphibians and Reptiles (Fourth Edi). Academic Press.
