Tipos de sistemas circulatorios: abierto vs. Cerrado

El sistema circulatorio sirve para moverse. sangre a un sitio o sitios donde se puede oxigenar y donde se pueden eliminar los desechos. Luego, la circulación sirve para llevar sangre recién oxigenada a los tejidos del cuerpo. A medida que el oxígeno y otras sustancias químicas se difunden desde las células sanguíneas hacia el líquido que rodea las células de los tejidos del cuerpo, los productos de desecho se difunden hacia las células sanguíneas para ser transportados. La sangre circula a través de órganos como el hígado y riñones donde se eliminan los desechos y de vuelta a la livianos para una nueva dosis de oxígeno. Y luego el proceso se repite. Este proceso de circulación es necesario para la vida continua del células, tejidos e incluso de todo el organismo. Antes de hablar sobre el corazón, deberíamos dar una breve reseña de los dos tipos generales de circulación que se encuentran en los animales. También discutiremos la complejidad progresiva del corazón a medida que uno asciende en la escala evolutiva.

Muchos invertebrados no tienen un sistema circulatorio en absoluto. Sus células están lo suficientemente cerca de su entorno para que el oxígeno, otros gases, nutrientes y productos de desecho simplemente se difundan dentro y fuera de sus células. En animales con múltiples capas de células, especialmente animales terrestres, esto no funcionará, ya que sus células están demasiado lejos del ambiente externo para la ósmosis simple y difusión para funcionar lo suficientemente rápido en el intercambio de desechos celulares y material necesario con el medio ambiente.

En animales superiores, hay dos tipos principales de sistemas circulatorios: abiertos y cerrados. Los artrópodos y los moluscos tienen un sistema circulatorio abierto. En este tipo de sistema, no hay un corazón verdadero ni capilares como los que se encuentran en los humanos. En lugar de un corazón, hay vasos sanguineos que actúan como bombas para forzar la sangre. En lugar de capilares, los vasos sanguíneos se unen directamente con los senos abiertos. La "sangre", en realidad una combinación de sangre y líquido intersticial llamada 'hemolinfa', es expulsada de los vasos sanguíneos hacia los senos grandes, donde en realidad baña los órganos internos. Otros vasos reciben sangre forzada de estos senos y la conducen de regreso a los vasos de bombeo. Es útil imaginar un cubo con dos mangueras saliendo, estas mangueras conectadas a una bombilla de presión. A medida que se aprieta el bulbo, fuerza el agua hacia el cubo. Una manguera disparará agua dentro del balde, la otra succionará agua del balde. No hace falta decir que este es un sistema muy ineficiente. Los insectos pueden sobrevivir con este tipo de sistema porque tienen numerosas aberturas en sus cuerpos (espiráculos) que permiten que la "sangre" entre en contacto con el aire.

El sistema circulatorio cerrado de algunos moluscos y todos los vertebrados e invertebrados superiores es un sistema mucho más eficiente. Aquí se bombea sangre a través de un sistema cerrado de arterias, las venasy capilares. Los capilares rodean el órganos, asegurándose de que todas las celdas tengan las mismas oportunidades para nutrirse y eliminar sus productos de desecho. Sin embargo, incluso los sistemas circulatorios cerrados difieren a medida que avanzamos más arriba en el árbol evolutivo.

Uno de los tipos más simples de sistemas circulatorios cerrados se encuentra en anélidos como la lombriz de tierra. Las lombrices de tierra tienen dos vasos sanguíneos principales, un vaso dorsal y otro ventral, que transportan sangre hacia la cabeza o la cola, respectivamente. La sangre se mueve a lo largo del vaso dorsal por ondas de contracción en la pared del vaso. Estas ondas contraíbles se llaman 'peristalsis'. En la región anterior del gusano, hay cinco pares de vasos, que en términos generales denominamos "corazones", que conectan los vasos dorsales y ventrales. Estos vasos de conexión funcionan como corazones rudimentarios y fuerzan la sangre hacia el vaso ventral. Dado que la cubierta externa (la epidermis) de la lombriz de tierra es muy delgada y está constantemente húmeda, existe una amplia oportunidad para el intercambio de gases, lo que hace posible este sistema relativamente ineficiente. También hay órganos especiales en la lombriz de tierra para la eliminación de desechos nitrogenados. Aún así, la sangre puede fluir hacia atrás y el sistema es solo un poco más eficiente que el sistema abierto de insectos.

A medida que llegamos a los vertebrados, comenzamos a encontrar eficiencias reales con el sistema cerrado. Los peces poseen uno de los tipos más simples de corazones verdaderos. El corazón de un pez es un órgano de dos cámaras compuesto por una aurícula y un ventrículo. El corazón tiene paredes musculares y una válvula entre sus cámaras. La sangre se bombea desde el corazón a las branquias, donde recibe oxígeno y elimina el dióxido de carbono. Luego, la sangre pasa a los órganos del cuerpo, donde se intercambian nutrientes, gases y desechos. Sin embargo, no hay división de la circulación entre los órganos respiratorios y el resto del cuerpo. Es decir, la sangre viaja en un circuito que lleva sangre del corazón a las branquias a los órganos y de regreso al corazón para comenzar su viaje tortuoso nuevamente.

Ranas tiene un corazón de tres cámaras, que consta de dos aurículas y un solo ventrículo. La sangre que sale del ventrículo pasa a una aorta bifurcada, donde la sangre tiene la misma oportunidad de viajar a través de un circuito de vasos que conducen a los pulmones o un circuito que conduce a los otros órganos. La sangre que regresa al corazón desde los pulmones pasa a una aurícula, mientras que la sangre que regresa del resto del cuerpo pasa a la otra. Ambas aurículas se vacían en el ventrículo único. Si bien esto asegura que algo de sangre siempre pase a los pulmones y luego de regreso al corazón, la mezcla de sangre oxigenada y desoxigenada en el ventrículo único significa que los órganos no están saturados de sangre con oxígeno. Aún así, para una criatura de sangre fría como la rana, el sistema funciona bien.

Los humanos y todos los demás mamíferos, así como las aves, tienen un corazón de cuatro cámaras con dos atrios y dos ventrículos. La sangre desoxigenada y oxigenada no se mezcla. Las cuatro cámaras aseguran un movimiento eficiente y rápido de sangre altamente oxigenada a los órganos del cuerpo. Esto ayuda en la regulación térmica y en movimientos musculares rápidos y sostenidos.