Todos los vertebrados tienen una respuesta refleja al buceo que les permite limitar la absorción de nitrógeno en la sangre
El aire que respiramos está compuesto por un 78% de nitrógeno - un gas inerte, totalmente inocuo - por lo menos en la superficie, pero a medida que nos sumergimos en las profundidades del océano es otro asunto...
Al bucear a sólo 10 metros bajo el agua experimentamos una presión que es dos veces mayor que la presión sobre nosotros en la superficie (presión atmosférica). La presión ejercida sobre el cuerpo por la columna de agua circundante se conoce como presión hidrostática y aumenta con la profundidad. A 20 metros la presión hidrostática es equivalente a 3 veces la presión atmosférica, 3 ATM (o 3 atmósferas), a 30 m, 4 ATM, y así sucesivamente hasta que en el punto más profundo del océano, en el fondo de la Fosa de las Marianas (aproximadamente a 2,550 kilómetros por debajo del mar nivel) se llega a más de 1.000 ATM - algo que nuestros pobres cuerpos no pueden soportar!
El buceo en el océano, si no se practica de forma segura, puede conducir a graves problemas de salud. Uno de ellos es la enfermedad de descompresión (DCS por sus siglas en inglés), también conocida como "the bends" (las curvas, enfermedad de los buzos o aeroembolismo). En virtud de las altas presiones experimentadas en la profundidad el nitrógeno puede disolverse en el torrente sanguíneo (porque los gases son más solubles a altas presiones).
Cuando los buzos ascienden a la superficie demasiado rápido, el nitrógeno disuelto sale de la solución formando burbujas de gas en la sangre y tejidos del cuerpo, y causa daño local. Los buzos frecuentemente experimentan este dolor en las articulaciones o músculos cuando las burbujas de nitrógeno se forman en estas partes del cuerpo. Este es el síntoma más común, pero una gran proporción de burbujas puede dar lugar a entumecimiento, parálisis y pérdida de la función cerebral.
¿Qué pasa con los mamíferos marinos? Los cachalotes se sumergen a diario hasta 1.500 m para alimentarse; Los zifios de Cuvier alcanzan profundidades similares cuando buscan alimento y muchos otros mamíferos marinos son capaces de sumergirse a grandes profundidades sin efectos nocivos por el ascenso a la superficie. ¿Por qué?
Todos los vertebrados tienen una respuesta refleja al buceo (diving response o la "respuesta de buceo"), que les permite limitar la absorción de nitrógeno en la sangre y tejidos del cuerpo y conservar el oxígeno, lo que les permite sumergirse durante más tiempo.
La respuesta de buceo tiene dos efectos principales en el cuerpo: 1) la reducción del flujo sanguíneo a los músculos (vasoconstricción periférica), y 2) la reducción de la frecuencia cardíaca (bradicardia). Ambos limitan el transporte de gas alrededor del cuerpo, conservando el oxígeno para los órganos vitales y limitando la absorción de nitrógeno por los tejidos corporales y la sangre.
Muchos mamíferos marinos tienen la capacidad adicional cuando bucean de almacenar gas en la tráquea. La tráquea, junto con ramas más pequeñas en los pulmones, está reforzada por anillos de cartílago, y cuando los sacos de aire entran a presión dentro de los pulmones (alvéolos), el gas es forzado hacia fuera en estas cavidades pulmonares fortalecidas, en lugar de entrar en el torrente sanguíneo. Esto evita que el exceso de nitrógeno entre en la sangre a medida que descienden.
Las ballenas, focas y delfines poseen adaptaciones similares que les impiden sufrir la enfermedad de descompresión mientras realizan sus actividades diarias pero, a pesar de esto, los mamíferos marinos se han visto con síntomas que podrían indicar la enfermedad de descompresión.
Se han encontrado muchos animales varados con legiones (lágrimas) en su tejido que pueden indicar daño debido a la formación de burbujas. La determinación de si la descompresión es o no la causa de este tejido anormal es un proceso difícil, ya que los tejidos necesitan ser estudiados poco después de que un animal haya muerto, de lo contrario, no podemos distinguir si el daño es debido a la descompresión o debido a la descomposición. Para lograr esto, un varamiento tiene que ser informado por un transeúnte casi inmediatamente después del evento y los biólogos marinos tienen que ser enviados a echar un vistazo más de cerca a los animales varados.
Si los mamíferos marinos están bien adaptados para hacer frente al buceo (y ascender desde grandes profundidades), ¿qué podría causar que sufran la enfermedad de descompresión?
Varios factores contribuyen a la aparición de la enfermedad de descompresión. El principal es la reducción de la presión en el cuerpo cuando bucea un mamífero marino (o un buzo) y asciende a la superficie. La bradicardia y la presencia de un equipo de respiración especializada permite a los mamíferos marinos hacer frente a esto, pero otros factores pueden hacer que sean más susceptibles de padecer "las curvas". Inmersiones profundas, inmersiones largas, agua fría, ejercicio vigoroso y ascensos rápidos aumentan las posibilidades de que ocurra la enfermedad de descompresión. Muchos mamíferos marinos se sumergen frecuentemente a grandes profundidades y muchas especies pueblan latitudes altas (donde el agua es más fría), y están bien adaptadas a bucear en estas condiciones. Por eso, tal vez la causa más probable de la enfermedad de descompresión en mamíferos marinos es un ascenso inusualmente rápido a la superficie.
¿Las ballenas sufren de la enfermedad de descompresión? Parece probable, pero la determinación de la causa es harina de otro costal. Si un rápido ascenso a la superficie es responsable de la descompresión, no se entiende todavía lo que inicia este cambio en el comportamiento. ¿Qué crees que haría que un mamífero marino ascendiese rápidamente a la superficie? Ha habido 76 varamientos masivos de mamíferos marinos entre 1977 y 2001 sólo en la Florida - que es un promedio de 3 por año, sin incluir los varamientos más pequeños -, y sólo en la Florida. Imagina el número de varamientos que suceden en todo el mundo!
Los biólogos marinos están trabajando duro para precisar la causa de estos varamientos. Existe cierta evidencia que sugiere que es la contaminación acústica debido al uso del sonar; la cartografía sísmica y los buques pueden ser perjudiciales, causando que los mamíferos realicen un rápido ascenso a la superficie. Otra posibilidad es la presencia de una amenaza en las profundidades. Los animales pueden ascender rápidamente a la superficie para escapar de un depredador, por ejemplo, aunque es difícil de comprender qué depredador causaría que un gran grupo de ballenas ascendiese a la superficie.
El principal problema que enfrentamos es ser capaces de observar el comportamiento de estos animales en su hábitat natural y, sin esto, está limitada nuestra comprensión de su comportamiento. Los mamíferos marinos son difíciles de rastrear y mientras podemos utilizar registradores de datos para grabar su comportamiento de buceo, sigue siendo desconocido lo que hace que se zambullan en un patrón particular.
Referencias:
Acoustic Pollution and Marine Mammals. Scitable Spotlight, NPG Education, 2010.
Fernández, A. et al. "Gas and Fat Embolic Syndrome'' Involving a Mass Stranding of Beaked Whales (Family Ziphiidae) Exposed to Anthropogenic Sonar Signals. Vetetinary Pathology Online 42 446-457 (2005).
Hooker, S. K. et al. (2011). Deadly diving? Physiological and behavioural management of decompression stress in diving mammals. Proceedings of the Royal Society B 279 1041-1050 (2011).
Walker, R. J. et al. Environmental correlates of cetacean mass stranding sites in Florida. Marine Mammal Science 21 327-335 (2005).
¿Te apetece un poco de lectura adicional? La respuesta de los mamíferos marinos a la contaminación acústica es un área muy debatida y tenemos mucho por descubrir. Esta es la revisión más exhaustiva del tema hasta la fecha:
Southall, B. L. et al. Marine Mammal Noise Exposure Criteria: Initial Scientific Recommendations. Aquatic Mammals 33, 1-121 (2007).
