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Esqueleto

El esqueleto es la estructura que sostiene el cuerpo de la mayoría de los animales . Existen varios tipos de esqueletos, entre ellos el exoesqueleto , que es una cubierta exteri...

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El esqueleto es la estructura que sostiene el cuerpo de la mayoría de los animales . Existen varios tipos de esqueletos, entre ellos el exoesqueleto , que es una cubierta exterior rígida que mantiene la forma del organismo; el endoesqueleto , una estructura interna rígida a la que se adhieren los órganos y los tejidos blandos ; y el hidroesqueleto , una estructura interna flexible sostenida por la presión hidrostática de los fluidos corporales .

Los vertebrados son animales con un endoesqueleto centrado alrededor de una columna vertebral axial , y sus esqueletos suelen estar compuestos de huesos y cartílagos . Los invertebrados son otros animales que carecen de columna vertebral, y sus esqueletos varían, incluyendo exoesqueletos duros ( artrópodos y la mayoría de los moluscos ), conchas internas con placas (por ejemplo, los huesos de sepia en algunos cefalópodos ) o varillas (por ejemplo, los osículos en los equinodermos ), cavidades corporales sostenidas hidrostáticamente (la mayoría) y espículas ( esponjas ). El cartílago es un tejido conectivo rígido que se encuentra en los sistemas esqueléticos de vertebrados e invertebrados.

Etimología

El término esqueleto proviene del griego antiguo σκελετός ( skeletós ) ' seco ' . [ 1 ] Sceleton es una forma arcaica de la palabra. [ 2 ] 

Clasificación

Los esqueletos se pueden definir mediante varios atributos. Los esqueletos sólidos están compuestos de sustancias duras, como hueso , cartílago o cutícula . Estos se pueden subdividir según su ubicación: los esqueletos internos son endoesqueletos y los externos son exoesqueletos. Los esqueletos también se pueden definir por su rigidez, siendo los flexibles más elásticos que los rígidos. [ 3 ] Los esqueletos fluidos o hidrostáticos no poseen estructuras duras como los esqueletos sólidos, sino que funcionan mediante fluidos a presión. Los esqueletos hidrostáticos son siempre internos. [ 4 ]

Exoesqueletos

Exoesqueleto de una hormiga

Un exoesqueleto es un esqueleto que cubre el cuerpo de un animal, sirviendo como armadura para protegerlo de los depredadores. Los artrópodos poseen exoesqueletos que recubren sus cuerpos y deben mudar periódicamente o ecdisis a medida que crecen. Las conchas de los moluscos son otra forma de exoesqueleto. [ 4 ] Los exoesqueletos proporcionan superficies para la inserción de músculos, y sus apéndices especializados pueden ayudar con el movimiento y la defensa. En los artrópodos, el exoesqueleto también contribuye a la percepción sensorial . [ 5 ]

Un esqueleto externo puede ser bastante pesado en relación con la masa total de un animal, por lo que en tierra, los organismos que poseen un exoesqueleto suelen ser relativamente pequeños. Los animales acuáticos algo más grandes pueden tener un exoesqueleto, ya que el peso no es un factor tan importante bajo el agua. La almeja gigante del sur , una especie de almeja de agua salada extremadamente grande del océano Pacífico , tiene una concha de gran tamaño y peso. Syrinx aruanus es una especie de caracol marino con una concha muy grande.

Endoesqueletos

Endoesqueleto de un murciélago

Los endoesqueletos son la estructura de soporte interna de un animal, compuesta de tejidos mineralizados , como los esqueletos óseos que se encuentran en la mayoría de los vertebrados. [ 6 ] Los endoesqueletos están altamente especializados y varían significativamente entre los animales. [ 4 ] Su complejidad varía desde funcionar puramente para soporte (como en el caso de las esponjas ), hasta servir como sitio de inserción para los músculos y mecanismo para transmitir fuerzas musculares. Un verdadero endoesqueleto se deriva del tejido mesodérmico . Los endoesqueletos se encuentran en cordados , equinodermos y esponjas .

Rigidez

Los esqueletos flexibles son capaces de moverse; por lo tanto, cuando se aplica tensión a la estructura esquelética, esta se deforma y luego recupera su forma original. Esta estructura esquelética se utiliza en algunos invertebrados, por ejemplo, en la charnela de las conchas de bivalvos o en la mesoglea de cnidarios como las medusas . Los esqueletos flexibles son beneficiosos porque solo se necesitan contracciones musculares para doblarlos; al relajarse los músculos, el esqueleto vuelve a su forma original. El cartílago es uno de los materiales que pueden componer un esqueleto flexible, pero la mayoría de los esqueletos flexibles se forman a partir de una mezcla de proteínas , polisacáridos y agua. [ 3 ] Para mayor estructura o protección, los esqueletos flexibles pueden estar sostenidos por esqueletos rígidos. Los organismos que tienen esqueletos flexibles suelen vivir en el agua, que sostiene la estructura corporal en ausencia de un esqueleto rígido. [ 7 ]

Los esqueletos rígidos no pueden moverse bajo tensión, lo que crea un sistema de soporte robusto, más común en animales terrestres . Este tipo de esqueleto, utilizado por animales acuáticos, sirve principalmente para la protección (como las conchas de percebes y caracoles ) o para animales que se mueven rápidamente y requieren soporte muscular adicional para nadar. Los esqueletos rígidos están formados por materiales como la quitina (en artrópodos), compuestos de calcio como el carbonato de calcio (en corales pétreos y moluscos ) y silicatos (en diatomeas y radiolarios ).

esqueletos hidrostáticos

Los esqueletos hidrostáticos son cavidades flexibles dentro de un animal que proporcionan estructura mediante la presión del fluido, presentes en algunos tipos de organismos de cuerpo blando , como medusas, platelmintos , nematodos y lombrices de tierra. Las paredes de estas cavidades están formadas por músculo y tejido conectivo. [ 4 ] Además de proporcionar estructura al cuerpo del animal, los esqueletos hidrostáticos transmiten las fuerzas de la contracción muscular, permitiendo que el animal se mueva alternando contracciones y expansiones musculares a lo largo de su cuerpo. [ 8 ]

citoesqueleto

El citoesqueleto ( cito- que significa 'célula' [ 9 ] ) se utiliza para estabilizar y preservar la forma de las células. Es una estructura dinámica que mantiene la forma celular, protege la célula, permite el movimiento celular mediante estructuras como flagelos , cilios y lamelipodios , y el transporte dentro de las células, como el movimiento de vesículas y orgánulos , y participa en la división celular. El citoesqueleto no es un esqueleto en el sentido de que proporciona el sistema estructural del cuerpo de un animal; más bien, cumple una función similar a nivel celular. [ 10 ]

Esqueletos de vertebrados

Pithecometra : De la obra de Thomas Huxley de 1863, Evidencia sobre el lugar del hombre en la naturaleza , se comparan los esqueletos de los simios con los de los humanos.

Los esqueletos de los vertebrados son endoesqueletos, y el principal componente esquelético es el hueso. [ 6 ] Los huesos componen un sistema esquelético único para cada tipo de animal. Otro componente importante es el cartílago, que en los mamíferos se encuentra principalmente en las articulaciones. En otros animales, como los peces cartilaginosos , entre los que se incluyen los tiburones , el esqueleto está compuesto enteramente de cartílago . El patrón segmentario del esqueleto está presente en todos los vertebrados, con unidades básicas que se repiten, como en la columna vertebral y la caja torácica. [ 11 ] [ 12 ]

Los huesos son órganos rígidos que proporcionan soporte estructural al cuerpo, ayudan en el movimiento al oponerse a la contracción muscular y forman una pared protectora alrededor de los órganos internos. Los huesos están compuestos principalmente de minerales inorgánicos, como la hidroxiapatita , mientras que el resto está formado por una matriz orgánica y agua. La estructura tubular hueca de los huesos proporciona una considerable resistencia a la compresión sin dejar de ser ligeros. La mayoría de las células en los huesos son osteoblastos , osteoclastos u osteocitos . [ 13 ]

El tejido óseo es un tipo de tejido conectivo denso , un tejido mineralizado que proporciona rigidez y una estructura interna tridimensional similar a un panal de abejas . Los huesos también producen glóbulos rojos y blancos , y sirven como reservorio de calcio y fosfato a nivel celular. Otros tipos de tejido que se encuentran en los huesos incluyen la médula ósea , el endostio y el periostio , los nervios , los vasos sanguíneos y el cartílago.

Durante el desarrollo embrionario , los huesos se desarrollan individualmente a partir de células esqueléticas en el ectodermo y el mesodermo. La mayoría de estas células se desarrollan en células separadas de hueso, cartílago y articulación, y luego se articulan entre sí. Los tejidos esqueléticos especializados son exclusivos de los vertebrados. El cartílago crece más rápido que el hueso, lo que hace que sea más prominente al principio de la vida de un animal antes de que el hueso lo supere. [ 14 ] El cartílago también se utiliza en los vertebrados para resistir la tensión en los puntos de articulación del esqueleto. El cartílago en los vertebrados generalmente está envuelto en tejido pericondrial . [ 15 ] Los ligamentos son tejidos elásticos que conectan los huesos entre sí, y los tendones son tejidos elásticos que conectan los músculos con los huesos. [ 16 ]

Anfibios y reptiles

Los esqueletos de las tortugas han evolucionado para desarrollar un caparazón a partir de la caja torácica, formando un exoesqueleto. [ 17 ] Los esqueletos de las serpientes y las cecilias tienen significativamente más vértebras que otros animales. Las serpientes suelen tener más de 300, en comparación con las 65 típicas en los lagartos. [ 18 ]

Pájaros

Los esqueletos de las aves están adaptados para el vuelo . Los huesos en los esqueletos de las aves son huecos y ligeros para reducir el costo metabólico del vuelo. Varios atributos de la forma y estructura de los huesos están optimizados para soportar el estrés físico asociado con el vuelo, incluyendo una diáfisis humeral redonda y delgada y la fusión de elementos esqueléticos en osificaciones únicas . [ 19 ] Debido a esto, las aves generalmente tienen un número menor de huesos que otros vertebrados terrestres. Las aves también carecen de dientes o incluso de una mandíbula verdadera , habiendo desarrollado en su lugar un pico , que es mucho más ligero. Los picos de muchas crías de aves tienen una proyección llamada diente de huevo , que facilita su salida del huevo amniótico.

Pez

El esqueleto, que constituye la estructura de soporte interna del pez, está formado por cartílago, como en los condrictios , o por huesos, como en los osteíctios . El elemento esquelético principal es la columna vertebral, compuesta por vértebras articuladas, ligeras pero resistentes. Las costillas se unen a la columna y no hay extremidades ni cinturas escapulares. Estas se sostienen únicamente por los músculos. Las principales características externas del pez, las aletas , están compuestas por espinas óseas o blandas llamadas radios que, con la excepción de la aleta caudal, no tienen conexión directa con la columna. Se sostienen por los músculos que componen la mayor parte del tronco.

Los peces cartilaginosos, como los tiburones, las rayas, las mantarrayas y las quimeras, tienen esqueletos formados enteramente de cartílago. El menor peso del cartílago permite a estos peces gastar menos energía al nadar. [ 4 ]

Mamíferos

mamíferos marinos

león marino de California

Para facilitar el movimiento de los mamíferos marinos en el agua, las patas traseras se perdieron por completo, como en las ballenas y los manatíes , o se unieron en una sola aleta caudal, como en los pinnípedos (focas). En la ballena, las vértebras cervicales suelen estar fusionadas, una adaptación que sacrifica flexibilidad a cambio de estabilidad durante la natación. [ 20 ]

Humanos

Estudio de esqueletos , c. 1510 , de Leonardo da Vinci.

El esqueleto consta de huesos fusionados e individuales sostenidos y complementados por ligamentos, tendones, músculos y cartílago. Sirve como andamiaje que sostiene órganos, ancla músculos y protege órganos como el cerebro, los pulmones , el corazón y la médula espinal . [ 21 ] El hueso más grande del cuerpo es el fémur en la parte superior de la pierna, y el más pequeño es el estribo en el oído medio . En un adulto, el esqueleto comprende alrededor del 13,1 % del peso corporal total, [ 22 ] y la mitad de este peso es agua.

Entre los huesos fusionados se encuentran los de la pelvis y el cráneo . No todos los huesos están interconectados directamente: en cada oído medio hay tres huesos llamados osículos que se articulan únicamente entre sí. El hueso hioides , situado en el cuello y que sirve de punto de inserción para la lengua , no se articula con ningún otro hueso del cuerpo, sino que está sostenido por músculos y ligamentos.

El esqueleto humano adulto tiene 206 huesos, aunque este número depende de si los huesos pélvicos (los huesos de la cadera a cada lado) se cuentan como uno o tres huesos a cada lado (ilion, isquion y pubis), si el cóccix se cuenta como uno o cuatro huesos separados, y no incluye los huesos wormianos variables entre las suturas del cráneo. De manera similar, el sacro generalmente se cuenta como un solo hueso, en lugar de cinco vértebras fusionadas. También hay un número variable de pequeños huesos sesamoideos, que se encuentran comúnmente en los tendones. La rótula a cada lado es un ejemplo de un hueso sesamoideo de mayor tamaño. Las rótulas se cuentan en el total, ya que son constantes. El número de huesos varía entre individuos y con la edad: los recién nacidos tienen más de 270 huesos, algunos de los cuales se fusionan. Estos huesos se organizan en un eje longitudinal, el esqueleto axial , al cual se une el esqueleto apendicular . [ 23 ]

El esqueleto humano tarda 20 años en desarrollarse por completo, y los huesos contienen médula ósea , que produce células sanguíneas.

Existen varias diferencias generales entre los esqueletos masculino y femenino. El esqueleto masculino, por ejemplo, suele ser más grande y pesado que el femenino. En el esqueleto femenino, los huesos del cráneo suelen ser menos angulares. El esqueleto femenino también presenta un esternón más ancho y corto, y muñecas más delgadas. Existen diferencias significativas entre la pelvis masculina y femenina relacionadas con la capacidad de la mujer para el embarazo y el parto. La pelvis femenina es más ancha y menos profunda que la masculina. Además, las pelvis femeninas tienen una salida pélvica más grande y una entrada pélvica más ancha y circular. El ángulo entre los huesos púbicos es más agudo en los hombres, lo que resulta en una pelvis más circular, estrecha y con forma casi de corazón. [ 24 ] [ 25 ]

Esqueletos de invertebrados

Los invertebrados se definen por la ausencia de columna vertebral y no poseen esqueletos óseos. Los artrópodos tienen exoesqueletos y los equinodermos, endoesqueletos. Algunos organismos de cuerpo blando, como las medusas y las lombrices de tierra , poseen esqueletos hidrostáticos. [ 26 ]

Artrópodos

Los esqueletos de los artrópodos , incluidos los insectos , crustáceos y arácnidos , son exoesqueletos cuticulares. Están compuestos de quitina secretada por la epidermis . [ 27 ] La ​​cutícula cubre el cuerpo del animal y recubre varios órganos internos, incluidas partes del sistema digestivo. Los artrópodos mudan a medida que crecen mediante un proceso de ecdisis , desarrollando un nuevo exoesqueleto, digiriendo parte del esqueleto anterior y dejando atrás el resto . El esqueleto de un artrópodo cumple muchas funciones: actúa como tegumento para proporcionar una barrera y soporte al cuerpo, proporciona apéndices para el movimiento y la defensa, y ayuda en la percepción sensorial. Algunos artrópodos, como los crustáceos, absorben biominerales como el carbonato de calcio del medio ambiente para fortalecer la cutícula. [ 5 ]

equinodermos

Los esqueletos de los equinodermos , como las estrellas de mar y los erizos de mar , son endoesqueletos que consisten en grandes placas de escleritos bien desarrolladas que se unen o se superponen para cubrir el cuerpo del animal. Los esqueletos de los pepinos de mar son una excepción, ya que tienen un tamaño reducido para facilitar la alimentación y el movimiento. Los esqueletos de los equinodermos están compuestos de estereoma , formado por calcita con una estructura monocristalina . También tienen un contenido significativo de magnesio , que constituye hasta el 15% de la composición del esqueleto. La estructura del estereoma es porosa, y los poros se llenan con tejido estromal conectivo a medida que el animal envejece. Los erizos de mar tienen hasta diez variantes de estructura de estereoma. Entre los animales actuales, estos esqueletos son exclusivos de los equinodermos, aunque algunos animales del Paleozoico utilizaban esqueletos similares . [ 28 ] Los esqueletos de los equinodermos son mesodérmicos , ya que están en su mayoría recubiertos por tejido blando. Las placas del esqueleto pueden estar entrelazadas o conectadas mediante músculos y ligamentos. Los elementos esqueléticos de los equinodermos están altamente especializados y adoptan diversas formas, aunque generalmente conservan cierta simetría. Las espinas de los erizos de mar constituyen el tipo de estructura esquelética más grande de los equinodermos. [ 29 ]

Moluscos

Algunos moluscos, como las caracolas, las vieiras y los caracoles marinos, tienen conchas que funcionan como exoesqueletos. Estas se producen a partir de proteínas y minerales secretados por el manto del animal . [ 4 ]

Esponjas

El esqueleto de las esponjas está formado por espículas microscópicas calcáreas o silíceas . Las demosponjas comprenden el 90% de todas las especies de esponjas. Sus "esqueletos" están compuestos por espículas formadas por fibras de la proteína espongina , el mineral sílice o ambos. Cuando hay espículas de sílice, estas tienen una forma diferente a las de las esponjas de vidrio , que por lo demás son similares . [ 30 ]

Cartílago

El cartílago es un tejido esquelético conectivo compuesto por células especializadas llamadas condrocitos que se encuentran en una matriz extracelular . Esta matriz está compuesta típicamente por fibras de colágeno tipo II, proteoglicanos y agua. Existen muchos tipos de cartílago, incluyendo el cartílago elástico , el cartílago hialino , el fibrocartílago y el cartílago lipohialino. [ 15 ] A diferencia de otros tejidos conectivos, el cartílago no contiene vasos sanguíneos. Los condrocitos se irrigan por difusión, facilitada por la acción de bombeo generada por la compresión del cartílago articular o la flexión del cartílago elástico. Por lo tanto, en comparación con otros tejidos conectivos, el cartílago crece y se repara más lentamente.

Véase también

Referencias

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