Los pulmones son uno de los órganos más extendidos en el reino animal. Hoy, todos los vertebrados terrestres los tienen: las aves, los mamíferos, los reptiles y los anfibios. Incluso, una especie de pez, los tienen. Sin embargo, hubo un tiempo en que respirar no los requería.
Los primeros organismos vivos respiraban por un proceso llamado difusión. La difusión consiste en el movimiento de moléculas desde una zona donde están más concentradas, hacia una donde están menos concentradas. Este es el proceso por el cual el agua de una taza se tiñe poco a poco cuando sumergimos una bolsa de té. Si quieres saber más sobre este, puedes buscar nuestro video sobre la ósmosis.
En el caso de los seres vivos, este proceso hace que el oxígeno del entorno se desplace hacia el interior del organismo, donde su concentración es menor. El oxígeno es esencial en las células para la respiración celular, un proceso que genera la energía necesaria para las funciones vitales del organismo.
La difusión es un mecanismo simple, pero efectivo, ya que no necesita energía para funcionar. Sin embargo, este solo funciona para organismos pequeños. ¿Por qué? Porque a medida que un organismo crece, esta se hace más difícil. Piensa por un momento qué tendría que suceder para que una molécula de oxígeno llegue a tu cerebro. No solo tendría que pasar a través de tu cabello, sino que también tendría que atravesar tu piel, tu cráneo y tu tejido conectivo. Para cuando el oxígeno logre llegar a él, las células de tu cerebro ya estarían muertas.
Así, los organismos grandes necesitan de un sistema más eficiente. Un sistema que pueda llevar el oxígeno a todos los rincones de nuestro cuerpo. Para lograrlo, los seres vivos desarrollaron dos soluciones claves: un sistema respiratorio que permite captar grandes cantidades de oxígeno y un sistema circulatorio que permite transportarlo a todas las células.
Juntos, estos sistemas aseguran que el oxígeno llegue a donde se necesita antes de que sea demasiado tarde. Gracias a este trabajo en equipo, nuestros órganos pueden mantenerse activos, nuestras células pueden producir energía, y nosotros podemos seguir viendo videos en Youtube. Pero ¿cómo funciona este trabajo? En un artículo previo, te explicamos cómo funciona el sistema circulatorio, en este veremos cómo hace nuestro cuerpo para obtener el oxígeno del exterior.
La respiración tiene dos funciones principales. En primer lugar, tomar un flujo masivo de oxígeno de la atmósfera y, en segundo lugar, expulsar los desechos de la respiración celular. Las células usan el oxígeno para producir ATP, la energía que necesitan para funcionar, y como resultado generan dióxido de carbono, que debe ser eliminado. Así, podemos decir que nuestro sistema respiratorio realiza un intercambio de gases con nuestro entorno: toma oxígeno y, a cambio, devuelve dióxido de carbono.
Todo comienza cuando inhalamos. El aire entra por la nariz, donde es calentado, humedecido y filtrado. Esta primera etapa es clave, ya que las células de los pulmones deben permanecer húmedas. Dado que la vida empezó en el agua, necesitamos humedad para que el oxígeno pueda pasar a nuestra sangre. Por otro lado, el moco y los pelitos en la cavidad nasal se encargan de atrapar polvo, bacterias y otras partículas no deseadas.
Desde allí, el aire viaja hacia la faringe, una zona que comparten el sistema digestivo y el respiratorio. Luego pasa por la laringe, donde están nuestras cuerdas vocales, y continúa su camino por la tráquea, un tubo firme sostenido por anillos de cartílago que la mantienen abierta como un túnel siempre listo para el paso del aire.
La tráquea desciende por el centro del pecho hasta dividirse en dos ductos, los bronquios principales. Uno de estos va hacia el pulmón derecho y otro hacia el izquierdo. Estos bronquios, a su vez, se ramifican en tubos más pequeños, llamados bronquios secundarios, luego terciarios, y así sucesivamente hasta convertirse en bronquiolos, conductos de más o menos un milímetro de diámetro.
Al final de cada bronquiolo hay un saco de aire llamado saco alveolar, una estructura con forma de racimo de uvas. Cada una de esas “uvas” es un alvéolo. Los alvéolos tienen paredes muy delgadas y están cubiertos por una telaraña de vasos sanguíneos. Esto permite que el oxígeno pase de los alvéolos a la sangre.
¿Y por qué crees que ocurre esto? Te damos unos segundos para que lo pienses…La respuesta es: por difusión. Exacto. El mismo proceso que usaban los primeros seres vivos para conseguir oxígeno.
En cada respiro, atrapas alrededor de 100 trillones de moléculas de oxígeno. Eso es un uno seguido de 20 ceros: un número enorme, difícil de imaginar. Pero gracias a esta enorme concentración de oxígeno en los alvéolos, se activa el principio de la difusión. El oxígeno se moverá naturalmente hacia la zona donde hay menos cantidad de él: tu sangre.
En ella se encuentran unas células especializadas llamadas eritrocitos, o glóbulos rojos. Estas células atrapan las moléculas de oxígeno gracias a una proteína especializada llamada hemoglobina. Esta proteína contiene átomos de hierro, y es justamente eso lo que le da a tu sangre su color rojo. El hierro es un elemento que reacciona fácilmente con el oxígeno, lo que permite que la hemoglobina lo atraiga como si fuera un pequeño imán.
Por otro lado, la sangre que regresa de las células viene cargada de dióxido de carbono, un producto de desecho de la respiración celular. Este gas se transfiere a los pulmones mediante el mismo principio que el oxígeno: la difusión. Como en los alvéolos la concentración de dióxido de carbono es menor que en la sangre, las moléculas de CO2 se desplazan naturalmente hacia ellos, atravesando las delgadas paredes alveolares para ser luego expulsadas al exhalar.
Finalmente, la sangre rica en oxígeno es bombeada por el corazón y distribuida a todos los rincones del cuerpo. De este modo, el sistema respiratorio cumple la crucial tarea de captar grandes cantidades de oxígeno, permitiendo que la sangre lo transporte hasta cada una de nuestras células. Sin este proceso, la vida compleja en la Tierra simplemente no sería posible. Gracias a este, tu, yo y nuestros amigos cuadrúpedos existen.
