Osmorregulación

La osmorregulación es la regulación activa de la presión osmótica de los fluidos corporales de un organismo , detectada por osmorreceptores , para mantener la homeostasis del contenido hídrico del organismo ; es decir, mantiene el equilibrio de fluidos y la concentración de electrolitos ( sales en solución que en este caso están representadas por el fluido corporal) para evitar que los fluidos corporales se diluyan o concentren demasiado. La presión osmótica es una medida de la tendencia del agua a moverse de una solución a otra por ósmosis . ^{[ 1 ]} Cuanto mayor sea la presión osmótica de una solución, mayor será la tendencia del agua a moverse hacia ella. Se debe ejercer presión en el lado hipertónico de una membrana selectivamente permeable para evitar la difusión de agua por ósmosis desde el lado que contiene agua pura.

Aunque puede haber variaciones horarias y diarias en el equilibrio osmótico, un animal generalmente se encuentra en un estado de equilibrio osmótico a largo plazo. Los organismos en ambientes acuáticos y terrestres deben mantener la concentración adecuada de solutos y la cantidad de agua en sus fluidos corporales; esto implica la excreción (eliminación de desechos metabólicos de nitrógeno y otras sustancias como hormonas que serían tóxicas si se les permitiera acumularse en la sangre ) a través de órganos como la piel y los riñones .

Existen dos tipos principales de osmorregulación: los osmoconformadores y los osmorreguladores . Los osmoconformadores ajustan la osmolaridad de su cuerpo a la de su entorno, ya sea de forma activa o pasiva. La mayoría de los invertebrados marinos son osmoconformadores, aunque su composición iónica puede ser diferente a la del agua de mar. En un animal estrictamente osmorregulador, las cantidades internas de sal y agua se mantienen relativamente constantes ante los cambios ambientales. Esto requiere que la ingesta y la salida de agua y sales sean iguales durante un período prolongado.

Los organismos que mantienen una osmolaridad interna diferente a la del medio en el que están inmersos se denominan osmorreguladores. Regulan estrictamente la osmolaridad de su cuerpo , manteniendo condiciones internas constantes. Son más comunes en el reino animal. Los osmorreguladores controlan activamente las concentraciones de sal a pesar de las concentraciones de sal en el ambiente. Un ejemplo son los peces de agua dulce. Las branquias absorben activamente la sal del ambiente mediante células ricas en mitocondrias. El agua se difunde en el pez, por lo que excreta una orina muy hipotónica (diluida) para expulsar todo el exceso de agua. Un pez marino tiene una concentración osmótica interna menor que la del agua de mar circundante, por lo que tiende a perder agua y ganar sal. Excreta activamente la sal a través de las branquias . La mayoría de los peces son estenohalinos , lo que significa que están restringidos al agua salada o dulce y no pueden sobrevivir en agua con una concentración de sal diferente a la que están adaptados. Sin embargo, algunos peces muestran la capacidad de osmorregular eficazmente en un amplio rango de salinidades; Los peces con esta capacidad se conocen como especies eurihalinas , por ejemplo, el lenguado . Se ha observado que el lenguado habita en dos entornos distintos —marinos y de agua dulce— y es inherente a su naturaleza adaptarse a ambos mediante modificaciones conductuales y fisiológicas.

Algunos peces marinos, como los tiburones, han adoptado un mecanismo diferente y eficiente para conservar agua: la osmorregulación. Retienen urea en la sangre en una concentración relativamente alta. La urea daña los tejidos vivos, por lo que, para contrarrestar este problema, algunos peces retienen óxido de trimetilamina , que ayuda a neutralizar los efectos desestabilizadores de la urea en las células. Los tiburones, al tener una concentración de solutos ligeramente superior (es decir, por encima de 1000 mOsm, que es la concentración de solutos en el mar), no beben agua como los peces de agua dulce.

Si bien las plantas superiores no poseen órganos osmorreguladores específicos , los estomas son importantes para regular la pérdida de agua mediante la evapotranspiración , y a nivel celular , la vacuola es crucial para regular la concentración de solutos en el citoplasma . Los vientos fuertes , la baja humedad y las altas temperaturas aumentan la evapotranspiración de las hojas. El ácido abscísico es una hormona importante que ayuda a las plantas a conservar agua: provoca el cierre de los estomas y estimula el crecimiento de las raíces para que puedan absorber más agua.

Las plantas comparten con los animales el problema de obtener agua, pero, a diferencia de los animales, la pérdida de agua en las plantas es crucial para generar la fuerza motriz que permite el transporte de nutrientes del suelo a los tejidos. Ciertas plantas han desarrollado métodos de conservación del agua.

Las xerófitas son plantas que pueden sobrevivir en hábitats secos, como los desiertos, y soportar períodos prolongados de escasez de agua. Las plantas suculentas, como los cactus, almacenan agua en las vacuolas de sus grandes tejidos parenquimáticos . Otras plantas presentan modificaciones en las hojas para reducir la pérdida de agua, como hojas aciculares, estomas hundidos y cutículas gruesas y cerosas, como en el pino . El pasto dunar de las dunas tiene hojas enrolladas con estomas en la superficie interna.

Las hidrófitas son plantas que crecen en hábitats acuáticos; pueden ser flotantes, sumergidas o emergentes, y pueden desarrollarse en humedales estacionales (en lugar de permanentes). En estas plantas, la absorción de agua puede ocurrir a través de toda la superficie, como en el nenúfar , o únicamente a través de las raíces, como en las ciperáceas. Estas plantas no enfrentan grandes problemas de osmorregulación por la escasez de agua , pero, a excepción de las especies adaptadas a humedales estacionales, tienen pocas defensas contra la desecación.

Las halófitas son plantas que viven en suelos con altas concentraciones de sal, como marismas o suelos alcalinos en cuencas desérticas. Deben absorber agua de estos suelos, que tienen una mayor concentración de sal y, por lo tanto, un menor potencial hídrico (mayor presión osmótica). Las halófitas se adaptan a esta situación activando las sales en sus raíces. Como consecuencia, las células de las raíces desarrollan un menor potencial hídrico que permite la entrada de agua por ósmosis. El exceso de sal puede almacenarse en las células o excretarse a través de glándulas salinas en las hojas. La sal secretada por algunas especies les ayuda a capturar vapor de agua del aire, que es absorbido en forma líquida por las células de las hojas. Por lo tanto, esta es otra forma de obtener agua adicional del aire, por ejemplo, en la salicornia y el esparto .

Las mesófitas son plantas que viven en zonas templadas y crecen en suelos bien regados. Pueden compensar fácilmente la pérdida de agua por transpiración absorbiéndola del suelo. Para evitar la transpiración excesiva, han desarrollado una cubierta externa impermeable llamada cutícula.

La ameba utiliza vacuolas contráctiles para recolectar desechos excretores, como el amoníaco , del fluido intracelular mediante difusión y transporte activo . A medida que la acción osmótica empuja el agua del medio externo hacia el citoplasma, la vacuola se desplaza hacia la superficie y bombea su contenido al exterior.

Las bacterias responden al estrés osmótico acumulando rápidamente electrolitos o pequeños solutos orgánicos mediante transportadores cuyas actividades se estimulan por aumentos en la osmolaridad. Las bacterias también pueden activar genes que codifican transportadores de osmolitos y enzimas que sintetizan osmoprotectores. ^{[ 5 ]} El sistema de dos componentes EnvZ/OmpR , que regula la expresión de porinas , está bien caracterizado en el organismo modelo E. coli . ^{[ 6 ]}

• Eurihalino – Término que describe a los organismos capaces de adaptarse a una amplia gama de salinidades. 
• Halotolerancia : Adaptación de los organismos vivos a condiciones de alta salinidad. 
• Osmoconformador – Organismo marino 
• Concentración osmótica – Molaridad de partículas osmóticamente activas 
• Glándula salina : órgano encargado de excretar el exceso de sal. 
• Estenohalino – Término que describe a los organismos que no pueden tolerar un amplio rango de salinidad. 
• Hidratación de los tejidos

• E. Solomon, L. Berg, D. Martin, Biología , 6.ª edición. Brooks/Cole Publishing. 2002