Adaptación y aclimatación a la temperatura

Cómo los animales ajustan su fisiología y bioquímica para hacer frente a la temperatura de su entorno, a lo largo de una estación, una vida o el tiempo evolutivo.

Definition

La adaptación a la temperatura es el ajuste evolutivo de la fisiología y la bioquímica de un animal a su entorno térmico, mientras que la aclimatación es el ajuste fisiológico reversible que un individuo realiza en respuesta a cambios estacionales o experimentales de temperatura, ambos sirviendo para mantener la función frente a los desafíos térmicos.

Scope

Este tema cubre las formas en que los animales se ajustan a la temperatura: el efecto de la temperatura en las tasas biológicas, la compensación metabólica que amortigua el rendimiento a través de las temperaturas, la adaptación bioquímica de las enzimas y las membranas, y las estrategias de tolerancia al frío y al calor, incluyendo la anticongelación y la criotolerancia. Distingue la aclimatación reversible dentro de un individuo de la adaptación evolutiva entre poblaciones. La cobertura es comparativa y mecanicista.

Core questions

• ¿Cómo afecta la temperatura a las tasas de los procesos biológicos?
• ¿Cómo siguen funcionando los animales en un rango de temperaturas?
• ¿Cómo se ajustan las enzimas y las membranas para funcionar a diferentes temperaturas?
• ¿Cómo sobreviven los animales a condiciones de congelación o casi congelación?

Key theories

Compensación metabólica de la temperatura

Mediante la aclimatación y la adaptación, los animales pueden atenuar la fuerte dependencia de las tasas biológicas de la temperatura, de modo que el rendimiento de un individuo o especie a su temperatura habitual es más uniforme de lo que predeciría la sensibilidad a la temperatura de las reacciones.

Adaptación bioquímica de proteínas y membranas

Los animales ajustan las variantes enzimáticas, las concentraciones de proteínas y la composición lipídica de las membranas (adaptación homeoviscosa) para que la función catalítica y la fluidez de la membrana sigan siendo apropiadas a la temperatura predominante.

Mechanisms

Debido a que las tasas de reacción química aumentan con la temperatura, los procesos de un ectotermo se aceleran cuando se calienta y se ralentizan cuando se enfría, lo que se resume en el coeficiente de temperatura. Para compensar esto, los animales se ajustan con el tiempo: la aclimatación altera las cantidades de enzimas y las vías metabólicas de modo que un animal aclimatado al frío se desempeña mejor en el frío que uno aclimatado al calor a la misma temperatura. A nivel molecular, los organismos expresan variantes enzimáticas adecuadas a su temperatura y modifican la composición lipídica de las membranas para mantener la fluidez constante (adaptación homeoviscosa). Los animales adaptados al frío pueden acumular proteínas anticongelantes o solutos que previenen o controlan la formación de hielo, y algunos toleran la congelación de sus fluidos extracelulares. Los animales tolerantes al calor dependen de proteínas protectoras y estructuras moleculares estables. Estos ajustes abarcan la aclimatación reversible dentro de la vida y la adaptación evolutiva a largo plazo.

Clinical relevance

Los estudios de adaptación térmica aclaran cómo se mantiene la función celular y molecular a través de las temperaturas y sustentan aplicaciones como la preservación en frío de células y tejidos. Esta entrada es material de referencia educativa y no proporciona orientación médica.

History

El trabajo de Hochachka y Somero sobre la adaptación bioquímica estableció cómo las enzimas y las membranas se ajustan a la temperatura, y el descubrimiento de DeVries de las glicoproteínas anticongelantes en peces polares reveló una sorprendente solución molecular para la vida en mares helados, enmarcando la adaptación a la temperatura como un problema resuelto a nivel molecular.

Key figures

• Peter Hochachka
• George Somero
• Knut Schmidt-Nielsen
• Arthur DeVries

Seminal works

• hill2016
• schmidtnielsen1997
• randall2002

Frequently asked questions

¿Cuál es la diferencia entre adaptación y aclimatación?

La adaptación se refiere a los ajustes heredados moldeados por la evolución a lo largo de generaciones, mientras que la aclimatación es un ajuste reversible que un individuo realiza a lo largo de su propia vida, como en respuesta al cambio de estaciones.

¿Cómo evitan algunos peces congelarse en los mares polares?

Producen proteínas anticongelantes que se unen a pequeños cristales de hielo y evitan que crezcan, lo que permite que los peces permanezcan sin congelar en agua que, de otro modo, congelaría su sangre.