Fisiología comparada

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 relacionada con la fisiología evolutiva y la fisiología ambiental. Muchas universidades ofrecen cursos de grado 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".

Originalmente, como se narra en una historia reciente de la disciplina, 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 lo hicieron por simple curiosidad, por entender cómo funcionan los organismos, pero también por el deseo de descubrir principios fisiológicos básicos. Este uso de organismos específicos que resultan convenientes para estudiar cuestiones específicas se conoce como el Principio de Krogh.

C. Ladd Prosser, uno de los fundadores de la fisiología comparada moderna, describió una amplia agenda para la fisiología comparada en su volumen editado en 1950 (ver resumen y discusión en Garland y Carter):

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 "recopilación de muestras" con la sugerencia de que el campo debe ir más allá de esa fase inicial y exploratoria.

2. El uso de información fisiológica para reconstruir las relaciones filogenéticas de los organismos.

En principio, la información fisiológica podría utilizarse como información morfológica o secuencia de ADN se utiliza para medir la divergencia evolutiva de organismos. En la práctica, rara vez se ha hecho esto, por al menos cuatro razones:

• la fisiología no deja muchas señales fósiles,
• no se puede medir en los especímenes del museo,
• es difícil cuantificar en comparación con la morfología o secuencias de ADN, y
• La fisiología es más probable que sea adaptable que el ADN, y tan sujeto a la evolución paralela y convergente, 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 específicas.

Ejemplos de esto incluyen el uso de axones gigantes calamares para comprender los principios generales de la transmisión nerviosa, utilizando músculos de agitación de la cola de serpientes para la medición de cambios in vivo en metabolitos (porque todo el animal puede ser puesto en una máquina NMR), y el uso de poikilotherms ectotérmicos para estudiar efectos de temperatura en la fisiología.

5. Utilizar el tipo de animal como variable experimental.

"Mientras otras ramas de la fisiología usan variables tales como luz, temperatura, tensión de oxígeno y equilibrio hormonal, usos fisiológicos comparativos, además, especies o tipo animal como variable para cada función."

25 años después, Prosser puso las cosas de esta manera: "Me gusta pensar en ello como ese método en la fisiología que utiliza el tipo de organismo como una variable experimental".

Los fisiólogos comparativos suelen estudiar organismos que viven en entornos "extremos" (por ejemplo, desiertos) porque esperan encontrar ejemplos especialmente claros de adaptación evolutiva. Un ejemplo es el estudio del equilibrio hídrico en mamíferos que habitan en desiertos, en los que se ha descubierto que presentan especializaciones renales.

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 llevaría a especializaciones relacionadas con la regulación de la presión arterial. De manera más general, se han estudiado los vertebrados ectotérmicos para determinar cómo el equilibrio ácido-base de la sangre y el pH cambian a medida que cambia la temperatura corporal.

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.

Varias sociedades científicas cuentan con secciones sobre fisiología comparada, entre ellas:

• American Physiological Society
• Australian " New Zealand Society for Comparative Physiology " Biochemistry
• Canadian Society of Zoologists
• Japanese Society for Comparative Physiology and Biochemistry
• Society for Integrative and Comparative Biology
• Society for Experimental Biology

Knut Schmidt-Nielsen (1915–2007) fue una figura importante en la fisiología comparada de vertebrados, y formó parte del cuerpo docente de la Universidad de Duke durante muchos años, donde formó a un gran número de estudiantes (obituario). También fue autor de varios libros, incluido un influyente texto, todos ellos conocidos por su estilo de escritura accesible.

Grover C. Stephens (1925–2003) fue un conocido fisiólogo comparativo de invertebrados que formó parte del cuerpo docente de la Universidad de Minnesota hasta convertirse en el presidente fundador del Departamento de Biología de Organismos 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). Fue autor de varios libros y, además de ser un biólogo consumado, también fue un pianista y filósofo consumado.

• American Journal of Physiology - Regulatory, Integrative and Comparative Physiology
• Annual Review of Physiology
• Bioquímica Comparada y Fisiología
• Fisiología Ecológica y Evolutiva (antes Zoología Fisiológica y Bioquímica)
• Biología integrada y comparada
• Journal of Comparative Physiology
• Journal of Experimental Biology

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