Nutrición I. Biología. BIOL.

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Biología

La nutrición animal. Es el proceso por el cual un animal obtiene de su ambiente las sustancias y la energía necesarias para su vida.

Un organismo representa un sistema abierto y a lo largo de su vida establece una estrecha relación con el ambiente que le rodea, pues de él obtiene la materia necesaria para su crecimiento o para sus restauraciones, así como la energía requerida para sufragar el gasto de las funciones vitales. La n. constituye, pues, una parte del fenómeno global denominado metabolismo (v.), el cual no sólo comprende la incorporación o síntesis de materiales y captación de energía, que se agrupan bajo la denominación de anabolismo, sino también los procesos degradadores y liberadores de energía, conocidos como catabolismo.

Los animales carecen de la capacidad que poseen las plantas verdes de captar la energía en forma libre, como es la energía radiante del sol, y su proceso nutritivo está supeditado a aquéllas. Por ello se clasifica a los animales como seres con n. heterótrofa y a los vegetales con clorofila como seres autótrofos. La dependencia de los animales respecto del reino vegetal es de tal importancia que la desaparición de las plantas verdes llevaría consigo, fatalmente, la aniquilación de aquéllos una vez agotadas las reservas alimenticias sintetizadas por los vegetales. El organismo heterótrofo depende, pues, tanto material como energéticamente del autótrofo.

Las sustancias nutrientes. Todos los animales requieren fundamentalmente las mismas sustancias, pero existe una variación considerable en cuanto a los tipos de alimentos que las contienen. Así, cada área geográfica y cada hábitat tiene unas posibilidades alimentarias diferentes, y además cada especie posee un criterio de selección propio, relacionado con ciertos órganos de los sentidos (gusto, olfato).

Los compuestos requeridos, atendiendo a un criterio químico muy elemental, pueden dividirse en sustancias minerales y orgánicas. Dentro de los compuestos inorgánicos o minerales se incluyen las sales y ciertos autores incluyen también el agua. Son, fundamentalmente, el cloruro sódico, el cloruro potásico, así como los cloruros de calcio y magnesio. Igualmente, comprenden sales de hierro y de cobre y otros iones necesarios para los seres vivos, pero en concentraciones muy bajas.

Los nutrientes orgánicos comprenden: a) los principios inmediatos (glúcidos, lípidos y prótidos), cuya misión es energética o plástica, y los animales los ingieren en cantidades del orden de unos gramos por kilo de peso corporal; b) compuestos especiales (aminoácidos imprescindibles, ácidos grasos esenciales), necesarios para la síntesis de sustancia propia; c) los factores específicos de crecimiento y de acción catalítica (vitaminas y coenzimas).

Las necesidades de los seres vivos. La universalidad de las necesidades nutricias en el reino animal es un hecho que resulta curioso, al tener en cuenta la enorme variedad de formas de vida existentes. Sin embargo, el fenómeno resulta obvio si se tiene en cuenta que las vías metabólicas son similares en todos los organismos. Las necesidades que presentan en ciertas sustancias orgánicas específicas, como las vitaminas, aminoácidos imprescindibles, etc., son consecuencia de una pérdida de la capacidad de síntesis que han experimentado los seres heterótrofos a lo largo de la evolución.

Las sustancias nutricias contenidas en los alimentos deben cubrir los siguientes requerimientos de los seres vivos: a) el aporte de los elementos biogénicos (C, H, N, O, P, S, Cl, Na, K, Ca, Mg, Fe, Cu, y otros minoritarios); b) el suministro de nutrientes orgánicos que al oxidarse producen energía; son fundamentalmente los glúcidos y lípidos; c) el aporte de los constituyentes orgánicos de los tejidos y células que el organismo no es capaz de sintetizar, como son ciertos aminoácidos, los ácidos grasos esenciales, el colesterol, las purinas. las pirimidinas, etc.; d) el adecuado suministro de varias vitaminas.

La elección de los alimentos. Los animales buscan e ingieren alimentos muy distintos que, no obstante, tienen el común denominador de proceder de otro ser vivo. El género de vida heterótrofa que desarrolla un animal es la biófaga y en general presenta una especialización; así, se denominan herbívoros si solamente ingieren vegetales, o carnívoros, si sólo se alimentan de animales. En otros la especialización es más precisa y se alimentan sólo de granos (granívoros) o frutos (frutívoros); los xilófagos comen sólo madera; los piscívoros y los insectívoros ingieren solamente peces e insectos respectivamente, etc. Por el contrario, existen animales omnívoros que se alimentan indistintamente de productos vegetales o animales. Como es lógico suponer, una serie de inclinaciones innatas o instintos determinan la elección entre los diferentes alimentos accesibles en el hábitat. De esta forma podemos afirmar que la modalidad de n. refleja una condición genética que determina la existencia de unas costumbres definidas con ciertas preferencias gustativas, y unas posibilidades digestivas respecto a los alimentos elegidos. Solamente en el hombre puede hacerse la elección atendiendo al valor nutricio o rechazar alimentos por motivos sin relación ninguna con la n.

Los animales con una alimentación muy especializada son, realmente, una excepción, en general atribuible a que poseen un fermento digestivo que es específico e imprescindible para la digestión y aprovechamiento de determinado alimento. Así, el molusco Teredo vive sobre la madera gracias a disponer de la enzima celulasa; las larvas del insecto Galleria viven a expensas de la cera de las abejas, por poseer un fermento de tipo esterásico específico; las polillas y ciertos coleópteros ingieren la lana o las plumas de las aves, cuyo componente principal es la queratina, disponiendo estas especies de una queratinasa específica. En los animales omnívoros, entre los que se encuentra el hombre, ha podido demostrarse experimentalmente y observarse en la naturaleza que su equipo enzimático se adapta a la dieta. Las poblaciones negras africanas tienen una dieta preponderantemente vegetal y las enzimas de su tubo digestivo son todas de tipo glucosídico; por el contrario, en los esquimales, con una dieta básicamente grasa y proteica, el contenido en fermentos glucídicos en el tubo digestivo es prácticamente nulo. Este fenómeno de adaptación enzimática no es, sin embargo, lo común en los animales, pues, en general, entre los seres heterótrofos las diferencias dietéticas son, en muchos casos, el resultado de diferencias cualitativas en los fermentos digestivos.

Aspectos energéticos de la nutrición. Cualquier organismo presenta un gasto energético como consecuencia de la actividad vital desarrollada y proporcionado a la misma. La energía requerida para sufragar estos gastos procede del catabolismo de los glúcidos y lípidos. El consumo energético de un organismo se determina por el oxígeno consumido, pues dicho catabolismo es un fenómeno de oxidación o combustión. La calorimetría determina el metabolismo de un ser midiendo el desprendimiento de calor o el consumo de oxígeno y la liberación de anhídrido carbónico en la llamada calorimetría indirecta. El metabolismo puede así expresarse en calorías desprendidas por unidad de superficie corporal y por unidad de tiempo; el metabolismo basal en el hombre es de unas 40 Kcal/mz/hora. El consumo de oxígeno está relacionado con la superficie del organismo, por lo cual el gasto energético es mayor en los animales pequeños que en los grandes, y aquéllos requieren más sustancias nutricias que éstos, todo ello por unidad de peso.

El contenido energético de los alimentos es aprovechado en distinta forma por el animal, pues depende de su digestibilidad y de la eficacia en la conversión energética. La energía desprendida en la oxidación de los principios inmediatos es captada por un sistema bioquímico -la fosforilación oxidativa- y encerrada en los enlaces fosfóricos ricos en energía del compuesto conocido como ATP (adenosín trifósfato), el cual es la "moneda de pago" de todos los gastos que tiene un ser vivo.

El aprovechamiento energético de un alimento puede determinarse en un animal estableciendo un balance entre la energía teórica ingerida con los alimentos y el total de la energía desarrollada como trabajo, síntesis química, etc., más el calor desprendido a lo largo de la experiencia. Se calcula así, algo aproximadamente por la dificultad de ciertas mediciones, la llamada eficacia de la energía metabolizable. Estos conceptos y otros más relacionados con aspectos materiales y energéticos de la n. son abordados actualmente por quienes estudian la economía de las asociaciones de vegetales y animales en la naturaleza. La ecología atiende hoy en día a estos problemas para comprender los equilibrios que se establecen en los ecosistemas, que tienen especial aplicación en las cadenas alimenticias con los conceptos de pirámides de masa y de energía.

Almacenamiento y movilización de reservas. La mayoría de los animales tienen un régimen alimenticio que es discontinuo, de manera que destinan sólo una fracción de las 24 horas del día a la n. Por el contrario, el animal consume energía y materia en cada momento, en una cuantía variable con la actividad desplegada. Igualmente se demuestra que no todos los alimentos ingeridos en una comida son oxidados inmediatamente. Ello nos conduce, pues, a la idea de almacenamiento y a la noción de unas reservas nutricias, a partir de las cuales los seres vivos pueden seguir viviendo sin un aporte exterior.

Las reservas nutricias constituyen uno de los dos destinos metabólicos de una sustancia al ser digerida y absorbida: ser catabolizada y desprender la energía que encierra, o ser aprovechada para una síntesis (anabolismo), en cuyo caso se trata de una sustancia nutricia de reserva.

El almacenamiento de nutrientes de reserva como son el glucógeno, derivado de los hidratos de carbono, y la grasa, procedente de los lípidos de la alimentación o de los propios glúcidos por transformación, se lleva a cabo en tejidos especializados (hígado, músculo, tejido adiposo). En los animales superiores existe un complejo sistema de regulación de los nutrientes que tiende a mantener valores constantes en la sangre, teniendo en cuenta el suministro alimenticio, las necesidades del momento y las reservas. Después de una comida, las moléculas absorbidas de los principios inmediatos (aminoácidos, monosacáridos y ácidos grasos) aumentan en la sangre, pero rápidamente son captados por aquellos tejidos especiales y almacenados como alimentos de reserva. En los periodos entre las comidas o al someter a un animal al ayuno, las células del organismo consumen rápidamente aquellas moléculas elementales y se movilizan las reservas de las mismas dentro del organismo. El proceso tiene un mecanismo de regulación en el que intervienen el sistema nervioso y especialmente ciertas hormonas, de manera que en la sangre la concentración de las sustancias básicas se mantiene, en condiciones normales, dentro de unos límites más o menos estrechos. El control endocrino del metabolismo está bien conocido en los vertebrados; sin embargo, no es muy evidente en los invertebrados.

La movilización de las reservas nutricias constituye un proceso comparable a la digestión, pues las sustancias químicas almacenadas tienen una complejidad estructural comparable a la de las sustancias alimenticias, de manera que antes de su utilización deben ser convertidas en las moléculas orgánicas elementales.

Es interesante hacer constar que los órganos de almacenaje o reserva están en lugares estratégicamente situados, por los cuales pasa una abundante circulación sanguínea. Por otra parte, el organismo vigila la pérdida de sustancias nutricias que se hallan en la sangre; así, el riñón en los vertebrados, en su parte correspondiente al túbulo renal, absorbe la glucosa y los aminoácidos que no han sido retenidos en el filtrado que tiene lugar en el glomérulo.

Factores esenciales y necesidades de los organismos. Resulta difícil intentar una esquematización de las necesidades en factores esenciales entre distintos animales.

Respecto a los aminoácidos, puede indicarse que todos los animales requieren en la alimentación una serie de 9 a 11 diferentes, que son incapaces de sintetizar; por el contrario, los organismos fotosintéticos (plantas verdes, algas y protozoos flagelados con pigmentos clorofilianos) no los necesitan, pues disponen de la capacidad de síntesis.

En las vitaminas es patente nuevamente la incapacidad de síntesis de estos factores en los seres heterótrofos, en contraposición a los autótrofos. Otros factores orgánicos esenciales son requeridos por algunos seres vivos. Así, por ej., la colina es esencial para los insectos; las purinas y pirimidinas constituyentes de los ácidos nucleicos estimulan el crecimiento en muchos animales, pero no se comportan como vitaminas en los seres más superiores; los ácidos grasos esenciales, linoleico y linolénico, son necesarios en los mamíferos y aves y en los insectos. Los esteroles son sintetizados en los vertebrados en cantidad suficiente para atender la síntesis de sustancias de tanta importancia como son las hormonas esteroideas. Por el contrario, en moluscos y en insectos se requiere su presencia en la dieta.

El estudio de las necesidades en los factores vitamínicos y de crecimiento implica una dificultad experimental: la adecuada preparación de una dieta carente del factor considerado. Dado el papel catalítico de estas sustancias, resultan activas en concentraciones pequeñísimas, por lo cual es muy difícil evitar la contaminación en cualquier alimento.

La síntesis de algunos de estos factores está realizada en varios animales no por sus propias células sino por microorganismos que viven simbiontes en su tubo digestivo, lo cual contribuye a que la distribución de los resultados pueda ser aún más arbitraria.

V. t.: ENZIMAS; FOTOSÍNTESIS;VITAMINAS.

J. PLANAS MESTRE.

BIBL.: B. T. FLOREY, An Introduction to General and Comparative Animal Physiology, Filadelfia 1966; C. L. PROSSER, Nutrition, Comparative Animal Physiology, Filadelfia 1962, 81; B. T. SCHEER, Animal Physiology, Nueva York 1963; ID, Fisiología animal, Barcelona 1969; C. A. VILLEE, Biología, 5 ed. México 1968.