Aldo Palmisano es químico investigador en el Centro de Investigación de Pesquerías del Oeste de la División de Recursos Biológicos del Servicio Geológico de Estados Unidos y está afiliado a la Universidad de Washington en Seattle. He aquí su respuesta.
La razón por la que algunos peces viven normalmente en agua dulce y otros en agua de mar es que uno u otro entorno les proporciona oportunidades que han contribuido tradicionalmente a su supervivencia. Una diferencia obvia entre los dos hábitats es la concentración de sal. Los peces de agua dulce mantienen los mecanismos fisiológicos que les permiten concentrar las sales dentro de sus cuerpos en un entorno deficiente en sal; los peces marinos, en cambio, excretan el exceso de sales en un entorno hipertónico. Los peces que viven en ambos entornos conservan ambos mecanismos.
La vida comenzó a evolucionar hace varios miles de millones de años en los océanos y, desde entonces, los seres vivos han mantenido un entorno interno muy parecido a la composición iónica de aquellos mares primitivos. Es de suponer que las condiciones iónicas en las que comenzó la vida son las más adecuadas para su continuación. Los estudios de laboratorio apoyan la opinión de que los diversos fenómenos químicos de los que depende la vida -incluyendo las interacciones de los ácidos nucleicos entre sí y con las proteínas, el plegado y la actuación de proteínas como las enzimas, el funcionamiento de máquinas intracelulares como los ribosomas y el mantenimiento de los compartimentos celulares- dependen críticamente del medio iónico en el que tienen lugar las reacciones.
Dado el tiempo, las criaturas que habitan en el océano aprovecharon recursos no explotados, como hábitats de desove relativamente seguros o nuevas fuentes de alimento, que sólo estaban disponibles al colonizar otros entornos, como el agua dulce y la tierra. La colonización se vio facilitada, si no obligada, por acontecimientos geológicos, como los movimientos y colisiones de masas de tierra (tectónica de placas) y la actividad volcánica, que sirvieron para aislar entre sí porciones de poblaciones muy similares de una misma especie. Estos cambios geológicos obligaron a algunas poblaciones a adaptarse o a extinguirse. El tiempo y la selección natural debida a la variación física y ambiental actuaron en contraposición con el aislamiento para fomentar las adaptaciones. En algunos casos, estas adaptaciones se hicieron permanentes y condujeron a la diferenciación de las especies.
Un aspecto importante de la variación ambiental es la composición iónica de las masas de agua utilizadas como hábitat. Las células de cloruro de las branquias de los peces marinos producen una enzima, denominada Na+/K+ ATPasa branquial, que les permite eliminar del plasma el exceso de sal que se acumula cuando beben agua de mar. Además, sus riñones filtran selectivamente los iones divalentes, que luego excretan. Un conjunto alternativo de mecanismos fisiológicos permite a los peces de agua dulce concentrar las sales para compensar su entorno de baja salinidad. Producen una orina muy diluida y abundante (hasta un tercio de su peso corporal al día) para deshacerse del exceso de agua, al tiempo que realizan una captación activa de iones en las branquias.
Ciertamente, otras adaptaciones contribuyeron a la capacidad de las poblaciones aisladas para adaptarse mejor a sus circunstancias. Con diferentes conjuntos de organismos depredadores y presas presentes en los diferentes hábitats, y diferentes rangos físicos disponibles para ellos, se requerirían cambios de comportamiento; tal vez se favorecería un tamaño o parte del cuerpo más pequeño o más grande. La acumulación de este tipo de cambios fisiológicos, conductuales y físicos acabó dando lugar a nuevas especies. El aislamiento puede haberles obligado a conservar sus nuevas adaptaciones entre sus propios descendientes, en lugar de distribuirlas más ampliamente. Para algunos, la ruptura acabó siendo completa y ya no pudo haber cruces entre poblaciones que antes se cruzaban.
No es de extrañar que haya habido múltiples casos de colonización del entorno de agua dulce por parte de especies de peces de agua salada; algunos fueron más o menos completos. La capacidad de escapar de un entorno puede haber sido estacional, o periódica de alguna otra manera, o intermitente, y la capacidad de osmorregulación en agua dulce no tiene por qué haber excluido la capacidad de volver a un modo de osmorregulación en agua de mar, siempre y cuando la capacidad pudiera ser utilizada por una parte sustancial de la población, y seleccionada, en lugar de simplemente perdida.
El salmón pasa un tiempo relativamente corto en agua dulce antes de desarrollar la capacidad de osmorregulación en el agua, donde vive la mayor parte de su vida. Algunas especies de salmón, como el salmón rosado, emigran al mar tan pronto como emergen de la grava como juveniles que nadan libremente. Otras, como el salmón rojo, el salmón coho y algunos salmones chinos, permanecen en el agua dulce durante uno o dos años o más antes de que les invada la necesidad de migrar río abajo, en una secuencia de acontecimientos fisiológicos y físicos que coincide con el desarrollo de su capacidad de osmorregulación en el agua de mar. Así pues, las distintas especies de salmón aprovechan diferentes aspectos del medio ambiente de agua dulce, pero evidentemente todas ellas disfrutan de mejores perspectivas de vida si son desovadas en un hábitat de agua dulce y pasan su vida adulta en el agua de mar.
Otras especies relacionadas, como la trucha, son fisiológicamente menos tolerantes al agua salada. La mayoría se ha adaptado permanentemente a la vida en agua dulce. Probablemente también han perdido características (por ejemplo, comportamientos de apareamiento) que podrían permitirles llevar una vida exitosa en el medio marino. Por razones que pueden estar relacionadas con su distribución geográfica, las características que una vez hicieron que la vida en el agua de mar fuera natural para ellos se convirtieron en un exceso de equipaje y cayeron en desuso y deterioro.
William A. Wurts es especialista en acuicultura en el programa de extensión cooperativa de la Universidad Estatal de Kentucky. Heproporciona una visión adicional sobre la evolución y la fisiología de los peces.
Las diversas especies de peces que se encuentran en los océanos, lagos, ríos y arroyos han evolucionado a lo largo de millones de años y se han adaptado a sus entornos preferidos durante largos períodos de tiempo. Los peces se clasifican según su tolerancia a la salinidad. Los peces que sólo pueden tolerar rangos muy estrechos de salinidad (peces de agua dulce como el pez dorado y peces de agua de mar como el atún) se conocen como especies estenohalinas. Estos peces mueren en aguas con una salinidad diferente a la de sus entornos naturales.
Los peces que toleran un amplio rango de salinidad en alguna fase de su ciclo vital se denominan especies eurihalinas. Estos peces, entre los que se encuentran el salmón, la anguila, el corvinón rojo, la lubina rayada y la platija, pueden vivir o sobrevivir en amplios rangos de salinidad, que van desde las aguas dulces a las salobres y a las marinas. Sin embargo, para que los peces eurihalinos toleren grandes cambios de salinidad puede ser necesario un periodo de ajuste o aclimatación gradual.
Se cree que cuando el recién formado planeta Tierra se enfrió lo suficiente, empezó a llover continuamente. Esta lluvia llenó los primeros océanos de agua dulce. La evaporación constante del agua de los océanos se condensó para provocar lluvias en las masas terrestres, lo que a su vez hizo que los océanos se salaran durante varios miles de millones de años. Cuando el agua de la lluvia arrastró el suelo, disolvió muchos minerales -sodio, potasio y calcio- y los devolvió a los océanos.
Los animales vertebrados (peces, aves, mamíferos, anfibios y reptiles) tienen una característica única y común: el contenido de sal de su sangre es prácticamente idéntico. La sangre de los vertebrados tiene una salinidad de aproximadamente 9 gramos por litro (una solución salina del 0,9%). El resto se compone principalmente de bicarbonato, potasio y calcio.Las sales de sodio, potasio y calcio son fundamentales para el funcionamiento normal del corazón, los nervios y el tejido muscular.
Si la salinidad del agua del océano se diluye hasta aproximadamente una cuarta parte de su concentración normal, tiene casi la misma salinidad que la sangre de los peces y contiene proporciones similares de sodio, potasio, calcio y cloruro. Las similitudes entre el contenido de sal de la sangre de los vertebrados y el agua de mar diluida sugieren una relación estrictamente evolutiva entre los vertebrados y con los océanos primordiales.
De hecho, parece probable que la vida de los vertebrados evolucionara cuando los océanos eran aproximadamente una cuarta parte de lo que son hoy en día. A medida que los océanos se volvieron más salados y los vertebrados siguieron evolucionando, varios grupos de vertebrados (aves, mamíferos, reptiles y anfibios) abandonaron los océanos para habitar las masas de tierra, llevando el agua de mar con ellos como su sangre.Mantuvieron sus concentraciones de sal en sangre bebiendo agua dulce y absorbiendo sales de los alimentos.
Pero los peces permanecieron en el medio acuático. Para adaptarse, tuvieron que permanecer en entornos de baja salinidad, como bahías y estuarios, o bien tuvieron que desarrollar mecanismos para reponer el agua perdida por ósmosis en el agua de mar y para eliminar las sales absorbidas de los océanos cada vez más salinos. Para habitar el agua dulce, los peces tuvieron que reemplazar las sales perdidas por difusión en el agua y eliminar el exceso de agua absorbida del medio ambiente. La función renal tuvo que modificarse en consecuencia para que los peces pudieran sobrevivir en estos diferentes hábitats.
En el agua de mar, los peces deben beber agua salada para reponer los líquidos perdidos y luego eliminar el exceso de sales. Sus riñones producen pequeños volúmenes de líquido que contienen altas concentraciones de sal. Los peces de agua dulce producen grandes volúmenes de orina diluida, que es baja en sal. Los riñones se ven menos obligados a mantener concentraciones estables de sales en la sangre en aguas salobres o de baja salinidad.
En definitiva, los peces se adaptaron o habitaron en aguas marinas, dulces o salobres porque cada entorno ofrecía alguna ventaja competitiva a las diferentes especies. Por ejemplo, se ha sugerido que los peces eurihalinos son capaces de eliminar los parásitos externos moviéndose hacia y desde las aguas dulces y saladas. Los hábitats de diferente salinidad ofrecían nuevos o más alimentos, escapaban de los depredadores e incluso eran refugio térmico(temperaturas estables).
Steven K. Webster, asesor de ciencias marinas del Acuario de la Bahía de Monterey, en California, añade una perspectiva sobre los peces que se mueven entre el agua salada y el agua dulce.
Las aproximadamente 22.000 especies de peces que existen en la actualidad viven prácticamente en todo tipo de hábitats marinos y acuáticos que no son excesivamente tóxicos. Algunas, como el salmón, la lamprea, el sábalo, el esturión y la lubina rayada, se desplazan entre los cuerpos de agua dulce y el océano al menos una vez en su vida para desovar. Muchas de estas especies anádromas lo hacen anualmente, encontrando las condiciones necesarias para la reproducción en un reino y las necesarias para la alimentación y el crecimiento en el otro.
Estos peces tienen que cambiar su fisiología de equilibrio salino cuando pasan de agua dulce a agua salada y viceversa. Suelen realizar estos ajustes en un entorno salobre de estuario, que se encuentra en el camino entre los hábitats de agua salada y de agua dulce.