Respiración profunda: cómo la ciencia convirtió la "respiración" líquida en una realidad

agosto 3, 2019

Hay muchos grupos de personas en todo el mundo que son reconocidos por sus adaptaciones únicas a su entorno. Estos van desde los grupos tribales del profundo Amazonas, cuya forma de vida de cazadores se ha mantenido sin cambios durante miles de años, hasta los enigmáticos Sherpas, cuya genética les permite atravesar las empinadas laderas del Himalaya sin sufrir los efectos del aire. a esas altitudes.

Hazañas similares se logran casi a diario por los Bajau del sudeste asiático, especialmente en lo que respecta al oxígeno. Estos "nómadas del mar", como se les llama a menudo, tienen la capacidad única de contener la respiración durante minutos, clasificándolos entre los buceadores más incomparables del mundo (y, por lo tanto, su apodo único).

Algunos de los buceadores de Bajau son capaces de operar bajo el agua con tanta facilidad que condujo a la especulación sobre si se habían adaptado genéticamente con el tiempo, de manera similar a las personas que prosperan en altitudes más altas. La primavera pasada, la genetista evolutiva Melissa Ilardo dirigió un estudio que propuso que tales adaptaciones podrían involucrar los bazos inusualmente grandes encontrados entre los Bajau, descritos en un artículo publicado en la revista Célula. Se han observado adaptaciones similares en los mamíferos que habitan en el océano, como los cachalotes que pueden contener la respiración durante hasta 90 minutos gracias a una sustancia en el torrente sanguíneo llamada mioglobina, que une el oxígeno en su sangre y se carga eléctricamente cuando el Las ballenas se sumergen bajo el agua.

Los Bajau realizan sus increíbles hazañas de buceo de forma completamente natural, aunque el récord actual de un humano que aguanta la respiración bajo el agua está en manos de Peter Colat, un buzo de Zurich, Suiza, de 47 años, quien logró contener la respiración durante 19 minutos y 21 segundos asombrosos en 2010.

Colat, que tenía 38 años en ese momento, logró lograr esto a través de la apnea estática asistida por oxígeno, donde se respira oxígeno puro durante 10 minutos antes del buceo, de acuerdo con las reglas establecidas por el Libro Guinness de los Récords. Su récord expulsó al poseedor del récord anterior, Nicola Putignano de Italia, por solo 19 segundos.

Se plantea la pregunta: ¿cuánto tiempo podría sobrevivir una persona o un animal bajo el agua con la ayuda de un poco de oxígeno adicional? Más específicamente, ¿qué pasaría si, en lugar de contener la respiración, los mamíferos en cuestión pudieran respirar oxígeno del agua misma?

Quizás el primer estudio que investigó esto se remonta a 1964, como se informó en la revista Fronteras marítimas por Johannes A. Kylstra, que discutió los experimentos con ratones que involucraron tales procesos. Los experimentos se realizaron en cámaras parcialmente llenas de agua, donde el aire fue reemplazado por oxígeno comprimido y presurizado equivalente a ocho atmósferas, lo que permite un ambiente líquido artificialmente enriquecido con oxígeno debajo de él. Finalmente, se agregaron al agua sales que son similares a las que aparecen naturalmente en la sangre de los mamíferos.

El estudio descubrió que los ratones introducidos en el entorno líquido en realidad podían "respirar durante varios minutos y, en algunos casos, horas". La temperatura también fue un factor de supervivencia, ya que los ratones sobrevivieron más tiempo a una temperatura de 68 ° F. Se encontró que los ratones, a pesar de estar dentro de un ambiente líquido, estaban "activos y alertas", y "no parecían estar en peligro grave" mientras estaban sumergidos en el agua oxigenada.

La mayoría de los ratones comenzaron a perder el conocimiento dentro de la media hora de entrar en el ambiente líquido. Los experimentos posteriores incluyeron la introducción de un tampón químico en el agua, que ayudó a preservar una acidez constante en la solución líquida, después de lo cual algunos de los ratones respondieron a estímulos como sacudir o golpear el exterior del tanque durante hasta seis horas mientras estaban sumergidos.

Estos estudios iniciales condujeron a más experimentos con hidrocarburos perfluorados, que a diferencia del agua oxigenada de los estudios anteriores, podrían eliminar con mayor eficacia el dióxido de carbono de los pulmones. La sustancia más efectiva de esta variedad, llamada perflubron, tiene aproximadamente el doble de la densidad del agua, y también puede transportar hasta el doble de la cantidad de oxígeno que el aire (esta sustancia se conoce con mayor frecuencia como "solución de perfluorocarbono radiopaco para lavado pulmonar". y se vende bajo el nombre de "LiquiVent" en los Estados Unidos y otros países, generalmente solo con fines de investigación).

Si todo esto se parece mucho al famoso aparato de respiración líquida utilizado por Ed Harris durante el clímax de la película de ciencia ficción El abismo, no serías el único que piensa eso. De hecho, hace varios años, durante un procedimiento médico revolucionario que se utilizó para salvar a Adrianna Mancini, una niña que nació prematuramente cinco meses.El Dr. Jay Greenspan del Hospital de la Universidad Thomas Jefferson y el Dr. Thomas Shaffer de la Universidad de Temple en Filadelfia emplearon el proceso experimental de ventilación líquida para salvar la vida del niño, después de compararlo con el líquido presentado en la famosa película.

"Sabía que estaba viendo cómo se hacía el historial médico", dijo más tarde Mancini Resumen del lector. El procedimiento de Shafer y Greenspan se utilizó para salvar a otros bebés prematuros en los años siguientes.

Obviamente, el aparato de respiración futurista de aguas profundas que aparece en El abismo fue parcialmente inspirado por la ciencia de la vida real descrita aquí (de hecho, una escena en la película muestra a una rata sumergida en un líquido perfluorado similar a un hidrocarburo; un obvio guiño a los estudios de la década de 1960 que introdujeron la idea). Pero lo que comenzó con experimentos destinados a ayudar a los ratones a respirar en entornos líquidos especiales hizo más que solo inspirar al mundo de la ciencia ficción, y ahora, las aplicaciones del mundo real de estos estudios pueden incluso ayudar a salvar vidas.

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