Lectura 1. ¿Para qué consumen oxígeno los seres vivos?

Lectura 1. ¿Para qué consumen oxígeno los seres vivos?

Es frecuente relacionar la respiración con la acción de tomar aire del ambiente y devolverlo en forma de bióxido de carbono. No obstante, la respiración es una función que involucra mucho más que un intercambio de gases, es un proceso en el que se transforma  la energía de los alimentos en energía útil para los seres vivos. Ahora bien, alguna vez te has preguntado ¿qué participación tiene el aire que respiramos en este proceso? o más aún ¿que es lo que contiene el aire que lo hace esencial para la vida?

Preguntas como las anteriores fueron formuladas también hace ya cientos de años, cuando surgió el interés por estudiar la “bondad” del aire, es decir su utilidad para la respiración de los seres vivos. Sin embargo, las primeras respuestas en torno a ellas no se encontraron en la búsqueda por comprender que era y que consistía la respiración, sino en el interés por conocer los componentes que formaban el aire.

Cabe mencionar que la búsqueda de respuestas a estás interrogantes no fue una tarea sencilla, sobre todo porque en aquellas épocas dominaban ideas acerca de la naturaleza del aire que complicaban el entendimiento de la participación que éste tenía en la respiración.

Para entender esto remontémonos al siglo XVIII…

Durante el siglo XVIII la principal idea con relación a la composición del aire era que existían básicamente dos tipos de aire: uno puro, y otro “viciado” o impuro.

La identificación de estos gases llevó a suponer  que la materia orgánica ardía debido a la acción del gas no viciado, que era considerado un componente volátil del aire.

Esta suposición persistió durante mucho tiempo y tuvo gran influencia en el desarrollo de la química, principalmente en el estudio del comportamiento de los gases, y en la comprensión del proceso respiratorio en donde se comenzó a esbozar los posibles gases que participan en este proceso.

De esta forma la primera aproximación que se tuvo con relación a la respiración se observó en un experimento sencillo: la llama de una vela permanecía encendida cuando ésta se  encontraba en contacto directo con  el aire, en  cambio cuando cubría con un recipiente  de  metal  la llama se apagaba.

¿Habría algo en el aire que mantenía la llama encendida?     

En efecto el aire contenía un componente que hacía que la llama pudiera arder ¿cuál crees que sea este componente?

Para responder esta cuestión Joseph Priestley, un investigador inglés de la época realizó una serie de experimentos con los que diferenció dos tipos distintos de gases involucrados en la respiración; uno que era producido por los animales y otro por las plantas.  Priestley puso un  ratón debajo de una campana de vidrio y observó que con la respiración del animal disminuía una parte significativa del total de aire contenido en ella y que si se dejaba al ratón en estas condiciones moría.

Repitiendo el mismo experimento, puso después una planta en buen estado dentro del contenedor junto a un ratón que había muerto de asfixia, observó con ello que la planta no se marchitó y además que había restaurado la calidad del aire, comprobándolo al colocar otro ratón que se mantuvo vivo en la campana.

Con estos experimentos Priestley postuló que las plantas producían un gas con una propiedad purificadora y restauradora del ambiente, que era el que previamente se había identificado como aire puro, en cambió los animales producían el gas de tipo viciado, que contaminaba el ambiente y que se volvía perjudicial para la vida, gas que años más tarde fue identificado como bióxido de carbono.

Priestley no estableció todos los mecanismos de la respiración, sin embargo con sus experimentos orientó la investigación al demostrar primeramente que el aire contenía una sustancia producida por las plantas que era esencial para la vida de los animales y que éstos  tomaban del ambiente durante la respiración.

La identificación del gas de Priestley, es decir del aire puro,  tuvo como consecuencia la primera explicación sobre el proceso respiratorio en los animales y las plantas. En éstas últimas se comprobó que mantenían una interacción con la atmósfera tomando el aire viciado o bióxido de carbono de ella y devolviéndolo en forma pura. Desafortunadamente esta interacción se interpretó como la respiración de las plantas y no como la fotosíntesis, aludiendo que este proceso se realizaba de forma inversa a la respiración los animales.

 

Es decir…

Años más tarde el investigador francés Antonie Laurent Lavoisier quién tenía la idea de la acción del aire puro descubierto por Prestley, realizó un experimento similar con el que obtuvo un gas con las mismas propiedades, es decir que era capaz a través de la respiración de mantener la vida animal y de hacer que los cuerpos combustibles ardieran. Lavoisier llamó a este gas oxígeno. Con estos trabajos se llegó a la conclusión de que era el oxígeno el componente que los animales tomaban del aire para respirar.

Pero los estudios sobre la respiración y el oxígeno no llegaron hasta aquí. Lavoisier se interesó en estudiar el papel que desempeñaba el oxígeno dentro del cuerpo de los animales. En una de sus primeras explicaciones este investigador ligó al oxígeno con la producción de calor, comparando que si la combustión en condiciones naturales produce calor, entonces en el cuerpo sucedería lo mismo.

Lavoisier realizó muchos experimentos para sustentar sus hipótesis, por ejemplo comprobó que con la respiración de una animal bajo una campana de cristal había una elevación en la temperatura del ambiente, además pudo demostrar que los pulmones absorbían oxígeno y desechaban bióxido de carbono, postulando que los organismos vivos descomponían y reconstituían el aire atmosférico, de igual modo a lo que ocurría cuando un cuerpo se quemaba. Con estos resultados Lavoisier propuso que la respiración era un tipo de combustión, ya que en ambos procesos se producía calor.

¿En realidad la respiración será un tipo de combustión? 

La idea de que la respiración era una combustión desató grandes conflictos, por ejemplo pensar que los pulmones “correrían” el riesgo de destruirse a causa de esta combustión. Al respecto, Lavoisier mencionó que el calor que se producía en los  pulmones era comunicado a la sangre y de ahí a todo el cuerpo. Tiempo después propuso que al pasar por los pulmones, la sangre tomaba de ellos oxígeno que se combinaba con otros elementos (por ejemplo carbono e hidrógeno) para producir calor.

Estas contradicciones pusieron en duda la idea de que en el cuerpo se realizaba una combustión, sin embargo, lo que si quedaba claro era que el oxígeno se combinaba con otros elementos y que de esta combinación resultaba algo importante para los seres vivos que no era solamente calor.

Entran ahora en jugo otros componentes importantes de la respiración: los alimentos, que fueron considerados la fuente principal de los elementos que se combinaban con el oxígeno, sin embargo este descubrimiento se realizó un siglo más tarde, es decir en el siglo XIX.

¿Qué ocurrió en el siglo XIX?

En esta época se hizo una primera clasificación de las sustancias que contenían los  alimentos, agrupándolas como plásticas y respiratorias. En el primer grupo se consideraba a las proteínas y las grasas, mientras que en el segundo se situaba a los carbohidratos. La relación que se establecía entre las sustancias de los alimentos y el oxígeno llevó a suponer  que cualquier actividad vital que realizaban los seres vivos era resultado de esta combinación.

Con estas suposiciones se reconoce entonces que el producto principal de la respiración no era el calor, sino la energía que los seres vivos necesitan para realizar cualquier actividad, aunque claro, la palabra energía no se uso hasta mucho tiempo después cuando se realizaron trabajos más complejos que implicaron ya estudios microscópicos y ¿Por qué microscópicos?, pues porque después se descubrió que la combinación de las sustancias de los alimentos con el oxígeno no se llevaba a cabo en la sangre, como primeramente se suponía, sino en las células tanto de plantas como de animales.