La fisiología comparada es una subdisciplina de la fisiología que estudia y explota la diversidad de características funcionales de varios tipos de organismos . Está estrechamente relacionado con la fisiología evolutiva y la fisiología ambiental . Muchas universidades ofrecen cursos de pregrado que cubren aspectos comparativos de la fisiología animal. Según Clifford Ladd Prosser , "la fisiología comparada no es tanto una disciplina definida como un punto de vista, una filosofía". [1]
Historia
Originalmente, la fisiología se centró principalmente en los seres humanos, en gran parte por el deseo de mejorar las prácticas médicas . Cuando los fisiólogos comenzaron a comparar diferentes especies , a veces fue por simple curiosidad por comprender cómo funcionan los organismos, pero también surgió del deseo de descubrir principios fisiológicos básicos. Este uso de organismos específicos conveniente para estudiar cuestiones específicas se conoce como el Principio de Krogh .
Metodología
C. Ladd Prosser, [2] fundador de la fisiología comparada moderna, esbozó una amplia agenda para la fisiología comparada en su volumen editado de 1950 (ver resumen y discusión en Garland y Carter [3] ):
1. Describir cómo los diferentes tipos de animales satisfacen sus necesidades.
- Esto equivale a catalogar aspectos funcionales de la diversidad biológica, y recientemente ha sido criticado como "recolección de sellos" con la sugerencia de que el campo debería ir más allá de esa fase inicial de exploración. [4]
2. El uso de información fisiológica para reconstruir relaciones filogenéticas de organismos.
- En principio, la información fisiológica podría usarse del mismo modo que la información morfológica o la secuencia de ADN se usa para medir la divergencia evolutiva de los organismos. En la práctica, esto rara vez se ha hecho, por al menos cuatro razones:
- la fisiología no deja muchas señales fósiles ,
- no se puede medir en especímenes de museo ,
- es difícil de cuantificar en comparación con la morfología o las secuencias de ADN, y
- es más probable que la fisiología sea adaptativa que el ADN y, por lo tanto, esté sujeta a una evolución paralela y convergente , lo que confunde la reconstrucción filogenética.
3. Dilucidar cómo la fisiología media las interacciones entre los organismos y sus entornos.
- Esto es esencialmente ecología fisiológica o fisiología ecológica.
4. Identificar "sistemas modelo" para estudiar funciones fisiológicas particulares.
- Ejemplos de esto incluyen el uso de axones gigantes de calamar para comprender los principios generales de la transmisión nerviosa, el uso de los músculos vibradores de la cola de la serpiente de cascabel para medir los cambios in vivo en los metabolitos (porque todo el animal puede colocarse en una máquina de RMN), [5] y el uso de poiquilotermos ectotérmicos para estudiar los efectos de la temperatura en la fisiología.
5. Utilizar el "tipo de animal" como variable experimental.
- "Mientras que otras ramas de la fisiología utilizan variables como la luz, la temperatura, la tensión de oxígeno y el equilibrio hormonal, la fisiología comparada utiliza, además, la especie o el tipo de animal como variable para cada función". [6]
- 25 años después, Prosser expresó las cosas de esta manera: "Me gusta pensar en él como ese método en fisiología que usa un tipo de organismo como una variable experimental". [1]
Los fisiólogos comparados a menudo estudian organismos que viven en ambientes "extremos" (por ejemplo, desiertos) porque esperan encontrar ejemplos especialmente claros de adaptación evolutiva. [3] Un ejemplo es el estudio del equilibrio hídrico en mamíferos que habitan en el desierto, que se ha encontrado que exhiben especializaciones renales. [7]
De manera similar, los fisiólogos comparativos se han sentido atraídos por organismos "inusuales", como los muy grandes o pequeños. Como ejemplo, de estos últimos, se han estudiado los colibríes . Como otro ejemplo, se han estudiado las jirafas debido a sus cuellos largos y la expectativa de que esto conduciría a especializaciones relacionadas con la regulación de la presión arterial . De manera más general, se han estudiado los vertebrados ectotérmicos para determinar cómo cambian el equilibrio ácido-base de la sangre y el pH a medida que cambia la temperatura corporal .
Fondos
En los Estados Unidos, la investigación en fisiología comparada está financiada tanto por los Institutos Nacionales de Salud como por la Fundación Nacional de Ciencias .
Sociedades
Varias sociedades científicas cuentan con secciones sobre fisiología comparada, que incluyen:
- Sociedad Americana de Fisiología
- Sociedad Australiana y Nueva Zelanda de Fisiología y Bioquímica Comparada
- Sociedad Canadiense de Zoólogos
- Sociedad Japonesa de Fisiología Comparada y Bioquímica
- Sociedad de Biología Integrativa y Comparada
- Sociedad de Biología Experimental
Biografias
Knut Schmidt-Nielsen (1915-2007) fue una figura importante en fisiología comparada de vertebrados, sirvió en la facultad de la Universidad de Duke durante muchos años y capacitó a un gran número de estudiantes (obituario) . También es autor de varios libros, incluido un texto influyente, todos conocidos por su estilo de escritura accesible.
Grover C. Stephens (1925-2003) fue un conocido fisiólogo comparativo de invertebrados, que sirvió en la facultad de la Universidad de Minnesota hasta convertirse en el presidente fundador del Departamento de Biología Organísmica de la Universidad de California en Irvine en 1964. Fue el mentor de numerosos estudiantes de posgrado, muchos de los cuales han continuado desarrollando el campo (obituario) . Es autor de varios libros y, además de ser un consumado biólogo, también fue un consumado pianista y filósofo.
Algunas revistas que publican artículos en fisiología animal comparada
- American Journal of Physiology - Fisiología reguladora, integrativa y comparada
- Revisión anual de fisiología
- Bioquímica y fisiología comparada
- Biología integrativa y comparada
- Revista de fisiología comparada
- Revista de biología experimental
- Zoología fisiológica y bioquímica
Otras lecturas
- Barrington, EJW 1975. Fisiología comparada y el desafío del diseño. Revista de zoología experimental 194: 271-286.
- Clark, AJ 1927. Fisiología comparada del corazón. Cambridge University Press, Londres.
- Dantzler, WH, ed. 1997. Manual de fisiología. Sección 13: fisiología comparada. Vol. I. Universidad de Oxford. Press, Nueva York.
- Dantzler, WH, ed. 1997. Manual de fisiología. Sección 13: fisiología comparada. Vol. II. Universidad de Oxford. Press, Nueva York. viii + 751-1824 págs.
- Feder, ME, AF Bennett, WW Burggren y RB Huey, eds. 1987. Nuevas direcciones en fisiología ecológica. Cambridge Univ. Press, Nueva York. 364 págs.
- Garland, T., Jr. y PA Carter. 1994. Fisiología evolutiva. Revisión anual de fisiología 56: 579-621. PDF
- Gibbs, AG (1999). "Selección de laboratorio para el fisiólogo comparativo". Revista de Biología Experimental . 202 (Pt 20): 2709–2718. PMID 10504307 .
- Gilmour, KM; Wilson, RW; Sloman, KA (2005). "La integración del comportamiento en fisiología comparada". Zoología fisiológica y bioquímica . 78 (5): 669–678. doi : 10.1086 / 432144 . PMID 16047293 . S2CID 586358 .
- Gordon, MS, GA Bartholomew, AD Grinnell, CB Jorgensen y FN White. 1982. Fisiología animal: principios y adaptaciones. 4ª ed. MacMillan, Nueva York. 635 páginas.
- Greenberg, MJ, PW Hochachka y CP Mangum, eds. 1975. Nuevas direcciones en fisiología comparada y bioquímica. Revista de zoología experimental 194: 1-347.
- Hochachka, PW y GN Somero. 2002. Adaptación bioquímica: mecanismo y proceso en la evolución fisiológica. Prensa de la Universidad de Oxford. 478 págs.
- Mangum, CP y PW Hochachka. 1998. Nuevas direcciones en fisiología comparada y bioquímica: mecanismos, adaptaciones y evolución. Zoología fisiológica 71: 471-484.
- Moyes, CD y PM Schulte. 2006. Principios de fisiología animal. Pearson Benjamin Cummings, San Francisco. 734 págs.
- Prosser, CL, ed. 1950. Fisiología animal comparada. WB Saunders Co., Filadelfia. ix + 888 págs.
- Randall, D., W. Burggren y K. French. 2002. Fisiología animal de Eckert: mecanismos y adaptaciones. 5ª ed. WH Freeman and Co., Nueva York. 736 págs. + Glosario, apéndices, índice.
- Ross, DM (1981). "Ilusión y realidad en fisiología comparada". Revista canadiense de zoología . 59 (11): 2151–2158. doi : 10.1139 / z81-291 .
- Schmidt-Nielsen, K. 1972. Cómo funcionan los animales. Prensa de la Universidad de Cambridge, Cambridge.
- Schmidt-Nielsen, K. 1984. Escalado: ¿por qué es tan importante el tamaño de los animales? Prensa de la Universidad de Cambridge, Cambridge. 241 págs.
- Schmidt-Nielsen, K. 1997. Fisiología animal: adaptación y medio ambiente. 5ª ed. Prensa de la Universidad de Cambridge, Cambridge. ix + 607 págs.
- Schmidt-Nielsen, K. 1998. La nariz del camello: memorias de un científico curioso. 352 págs. The Island Press. Revisar
- Somero, GN 2000. Unidad en la diversidad: una perspectiva sobre los métodos, contribuciones y futuro de la fisiología comparada. Revisión anual de fisiología 62: 927-937.
- Stephens, GC; Schinske, RA (1961). "Captación de aminoácidos por invertebrados marinos" . Limnología y Oceanografía . 6 (2): 175–181. Código Bibliográfico : 1961LimOc ... 6..175S . doi : 10.4319 / lo.1961.6.2.0175 .
- Stephens, GC (1982). "Avances recientes en el estudio de" Die Ernährung der Wassertiere und der Stoffhaushalt der Gewasser " " . Zoólogo estadounidense . 22 (3): 611–619. doi : 10.1093 / icb / 22.3.611 .
- Manahan, DT ; Wright, SH; Stephens, GC ; Rice, MA (1982). "Transporte de aminoácidos disueltos por el mejillón, Mytilus edulis : demostración de la absorción neta del agua de mar por análisis de HPLC" . Ciencia . 215 (4537): 1253–1255. doi : 10.1126 / science.215.4537.1253 . PMID 17757542 . S2CID 36756710 .
- Tragar, JG; Jr ; Garland, T. (2005). "Experimentos de selección como una herramienta en fisiología evolutiva y comparada: conocimientos sobre rasgos complejos - Una introducción al simposio" . Biología Integrativa y Comparada . 45 (3): 387–390. doi : 10.1093 / icb / 45.3.387 . PMID 21676784 .
- Willmer, P., G. Stone e I. Johnston. 2005. Fisiología ambiental de los animales. Segunda edicion. Blackwell Science, Oxford, Reino Unido xiii + 754 págs.
Ver también
- Agosto Krogh
- Claude Bernard
- Anatomía comparativa
- Ecofisiología
- Fisiología evolutiva
- Fisiología humana
- John Speakman
- Knut Schmidt-Nielsen
- Principio de Krogh
- Lancelot Hogben
- Peter Hochachka
- Métodos comparativos filogenéticos
- Fisiología
- Raymond B. Huey
- Theodore Garland, Jr.
Referencias
- ^ a b Prosser, CL (1975). "Perspectivas de fisiología y bioquímica comparadas". Revista de Zoología Experimental . 194 (1): 345–348. doi : 10.1002 / jez.1401940122 . PMID 1194870 .
- ^ Greenberg, MJ; PW Hochachka; CP Mangum (1975). "Datos biográficos: Clifford Ladd Prosser". Revista de Zoología Experimental . 194 (1): 5–12. doi : 10.1002 / jez.1401940102 . PMID 1104756 .
- ^ a b Garland , T., Jr .; PA Carter (1994). "Fisiología evolutiva" (PDF) . Revisión anual de fisiología . 56 : 579–621. doi : 10.1146 / annurev.ph.56.030194.003051 . PMID 8010752 .
- ^ Mangum, CP; PW Hochachka (1998). "Nuevas direcciones en fisiología comparada y bioquímica: mecanismos, adaptaciones y evolución". Zoología fisiológica . 71 (5): 471–484. doi : 10.1086 / 515953 . PMID 9754524 . S2CID 25169635 .
- ^ Conley, KE; SL Lindstedt (1996). "Sacudida de la cola de la serpiente de cascabel: costo mínimo por contracción en el músculo estriado". Naturaleza . 383 (6595): 71–73. doi : 10.1038 / 383071a0 . PMID 8779716 . S2CID 4283944 .
- ^ Prosser (1950, p. 1)
- ^ Al-kahtani, MA; C. Zuleta; E. Caviedes-Vidal; T. Garland, Jr. (2004). "Masa renal y grosor medular relativo de roedores en relación con el hábitat, el tamaño corporal y la filogenia" (PDF) . Zoología fisiológica y bioquímica . 77 (3): 346–365. CiteSeerX 10.1.1.407.8690 . doi : 10.1086 / 420941 . PMID 15286910 . S2CID 12420368 .