Fisiología comparada

La fisiología comparada es una subdisciplina de la fisiología que estudia y aprovecha la diversidad de características funcionales de diversos organismos . Está estrechamente relacionada con la fisiología evolutiva y la fisiología ambiental . Muchas universidades ofrecen cursos de pregrado que abarcan 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 ]}

Originalmente, como se narra en una historia reciente del campo, ^{[ 2 ]} 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 para comprender cómo funcionan los organismos, pero también por el deseo de descubrir principios fisiológicos básicos. Este uso de organismos específicos convenientes para estudiar cuestiones específicas se conoce como el Principio de Krogh .

C. Ladd Prosser, ^{[ 3 ]} fundador de la fisiología comparada moderna, esbozó una agenda amplia para la fisiología comparada en su volumen editado de 1950 (véase el resumen y la discusión en Garland y Carter ^{[ 4 ]} ):

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 "coleccionismo de sellos", sugiriéndose que el campo debería ir más allá de esa fase inicial y exploratoria. ^{[ 5 ]}

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

En principio, la información fisiológica podría utilizarse del mismo modo que la información morfológica o la secuencia de ADN se utilizan 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 huellas 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 está sujeta a evolución paralela y convergente , lo que dificulta 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 el estudio de funciones fisiológicas específicas.

Algunos ejemplos de esto incluyen el uso de axones gigantes de calamar para comprender los principios generales de la transmisión nerviosa, el uso de músculos sacudidores de la cola de la serpiente de cascabel para medir cambios in vivo en los metabolitos (porque el animal entero se puede colocar en una máquina de RMN), ^{[ 6 ]} 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." ^{[ 7 ]}

25 años después, Prosser lo expresó de esta manera: "Me gusta pensar en ello como ese método en fisiología que utiliza el tipo de organismo como una variable experimental". ^{[ 1 ]}

Los fisiólogos comparativos suelen estudiar organismos que viven en ambientes "extremos" (por ejemplo, desiertos) porque esperan encontrar ejemplos particularmente claros de adaptación evolutiva. ^{[ 4 ]} Un ejemplo es el estudio del equilibrio hídrico en mamíferos que habitan en el desierto, en los que se ha descubierto que presentan especializaciones renales. ^{[ 8 ]}

De manera similar, los fisiólogos comparativos se han sentido atraídos por organismos "inusuales", como los muy grandes o muy pequeños. Por ejemplo, se han estudiado los colibríes . Otro ejemplo son las jirafas , estudiadas por sus largos cuellos y la expectativa de que esto condujera a especializaciones relacionadas con la regulación de la presión arterial . En términos más generales, se han estudiado los vertebrados ectotérmicos para determinar cómo cambian el equilibrio ácido-base de la sangre y el pH con las variaciones de la temperatura corporal .

En 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 dedicadas a la fisiología comparada, entre ellas:

• Sociedad Americana de Fisiología
• Sociedad Australiana y Neozelandesa de Fisiología y Bioquímica Comparada
• Sociedad Canadiense de Zoólogos
• Sociedad Japonesa de Fisiología y Bioquímica Comparada
• Sociedad de Biología Integrativa y Comparativa
• Sociedad de Biología Experimental

Knut Schmidt-Nielsen (1915-2007) fue una figura clave en la fisiología comparada de los vertebrados. Durante muchos años formó parte del profesorado de la Universidad de Duke, donde impartió clases a un gran número de estudiantes (obituario) . También fue autor de varios libros, entre ellos un influyente texto, todos ellos conocidos por su estilo de escritura accesible.

Grover C. Stephens (1925-2003) fue un reconocido fisiólogo comparativo de invertebrados. Formó parte del profesorado de la Universidad de Minnesota hasta convertirse en el director fundador del Departamento de Biología Organísmica de la Universidad de California en Irvine en 1964. Fue mentor de numerosos estudiantes de posgrado, muchos de los cuales han contribuido al desarrollo de este campo (obituario) . Fue autor de varios libros y, además de un destacado biólogo, también fue un pianista y filósofo consumado.

• Revista Americana de Fisiología - Fisiología Regulatoria, Integrativa y Comparativa
• Revisión anual de fisiología
• Bioquímica y fisiología comparadas
• Fisiología Ecológica y Evolutiva (anteriormente Zoología Fisiológica y Bioquímica)
• Biología integrativa y comparativa
• Revista de Fisiología Comparada
• Revista de Biología Experimental

• Anctil, M. 2022. El animal como máquina: la búsqueda para comprender cómo funcionan y se adaptan los animales. McGill-Queen's University Press, Montreal y Kingston, Londres, Chicago.
• Barrington, EJW 1975. Fisiología comparada y el desafío del diseño. Journal of Experimental Zoology 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. Oxford Univ. Press, Nueva York.
• Dantzler, WH, ed. 1997. Manual de fisiología. Sección 13: fisiología comparada. Vol. II. Oxford Univ. Press, Nueva York. viii + 751-1824 pp.
• 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. Annual Review of Physiology 56:579-621. PDF archivado el 12 de abril de 2021 en Wayback Machine.
• Gibbs, AG (1999). "Selección de laboratorio para el fisiólogo comparativo". Journal of Experimental Biology . 202 (Pt 20): 2709– 2718. doi : 10.1242/jeb.202.20.2709 . PMID 10504307 . 
• Gilmour, KM; Wilson, RW; Sloman, KA (2005). "La integración del comportamiento en la fisiología comparada". Physiological and Biochemical Zoology . 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. 4.ª ed. MacMillan, Nueva York. 635 páginas.
• Greenberg, MJ, PW Hochachka y CP Mangum, eds. 1975. Nuevas direcciones en fisiología y bioquímica comparadas. Journal of Experimental Zoology 194:1-347.
• Hochachka, PW y GN Somero. 2002. Adaptación bioquímica: mecanismo y proceso en la evolución fisiológica. Oxford University Press. 478 págs.
• Mangum, CP y PW Hochachka. 1998. Nuevas direcciones en fisiología y bioquímica comparadas: mecanismos, adaptaciones y evolución. Physiological Zoology 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 pp.
• Randall, D., W. Burggren y K. French. 2002. Fisiología animal de Eckert: mecanismos y adaptaciones. 5.ª 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. Cambridge University Press, Cambridge.
• Schmidt-Nielsen, K. 1984. Escalamiento: ¿por qué es tan importante el tamaño animal? Cambridge University Press, Cambridge. 241 págs.
• Schmidt-Nielsen, K. 1997. Fisiología animal: adaptación y ambiente. 5.ª ed. Cambridge University Press, Cambridge. ix + 607 págs.
• Schmidt-Nielsen, K. 1998. La nariz del camello: memorias de un científico curioso. 352 págs. The Island Press. Reseña
• Somero, GN 2000. Unidad en la diversidad: una perspectiva sobre los métodos, las contribuciones y el futuro de la fisiología comparada. Annual Review of Physiology 62:927-937.
• Stephens, GC; Schinske, RA (1961). "Captación de aminoácidos por invertebrados marinos" . Limnología y Oceanografía . 6 (2): 175– 181. Bibcode : 1961LimOc...6..175S . doi : 10.4319/lo.1961.6.2.0175 .
• Stephens, GC (1982). "Progresos recientes en el estudio de "Die Ernährung der Wassertiere und der Stoffhaushalt der Gewasser"" . American Zoologist . 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 captación neta del agua de mar mediante análisis por HPLC" . Science . 215 ( 4537): 1253–1255 . doi : 10.1126/science.215.4537.1253 . PMID 17757542. S2CID 36756710 .  
• Swallow, JG; Garland, T. Jr. (2005). "Experimentos de selección como herramienta en fisiología evolutiva y comparada: perspectivas sobre rasgos complejos - Introducción al simposio" . Integrative and Comparative Biology . 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 edición. Blackwell Science, Oxford, Reino Unido xiii + 754 pp.