Exoesqueleto. Una solución curiosa de la naturaleza

El exoesqueleto es el esqueleto externo continuo que recubre, protege y soporta el cuerpo de un animal, hongo o protista. Recubre toda la superficie de todos las especies del filo artrópodos y otros grupos relacionados. Cumple una función protectora, de respiración y mecánica, proporcionando el sostén necesario para la eficacia del aparato muscular. Aunque no es exclusivo de los artrópodos (por ejemplo, las tortugas también tienen exoesqueleto y son resptiles), sí es característico que está expandido en todo el filo y es articulado. Además, ha sido fuente de inspiración para el hombre desde varios siglos.

Tortuga mediterránea
Tortuga mediterránea

Este exoesqueleto o cutícula es secretado por la epidermis subyacente y está adherido a ella. Está construido por tres capas, compuestas principalmente por quitina y proteínas. El exoesqueleto no sólo cubre la superficie animal, sino que se extiende interiormente, penetrando por ambos extremos del tubo digestivo. En los insectos, también tapiza las tráqueas (tubos respiratorios). La cutícula sirve como protección contra los depredadores y es, en general, impermeable, impidiendo el ingreso del agua externa y la salida de agua interna. Interviene en la trituración de alimentos en en intestino anterior, en las alas y en los pelos táctiles. La cutícula forma, además, las lentes del ojo del artrópodo.

Los exoesqueletos pueden formar un verdadero escudo de armas, como ocurre en los escarabajos y en algunos crustáceos. Sin embargo, en las articulaciones es flexible y delgado, permitiendo libertad de movimientos. Los músculos están insertos en las diferentes porciones del exoesqueleto, del mismo que se insertan en los diversos huesos del endoesqueleto de los vertebrados. Cuando los músculos se contraen, el exoesqueleto se mueve al nivel de sus articulaciones; estos movimientos puedes ser exquisitamente precisos porque la fuerza se ejercer sobre áreas muy pequeñas.

Desventajas del exoesqueleto

No crece y, por tal motivo, debe ser descartado y cuento a forma muchas veces a medida que el animal crece y se desarrolla. En en momento de la muda, el animal secreta una enzima que disuelve la capa interna del exoesqueleto y se forma un nuevo esqueleto, aún no está endurecido, por debajo del viejo. La muda es peligrosa, ya que el animal recién mudado es particularmente vulnerable a los depredadores y, en el caso de formas terrestres, está sujeto a pérdidas de agua. Muchos artrópodos se ocultan hsta que se haya endurecido su nueva cutícula. La muda también es costosa en función del gasto metabólico, aunque un número de insectos y crustáceos de agua dulce hacen economías reabsorbiendo la capa interna disuelta y comiendo las capas externas del exoesqueleto viejo.

Muda de exoesqueleto
Muda de exoesqueleto de Gomphocerripus rufus

El hecho de que el exoesqueleto sea impermeable al agua hizo posible la evolución de las formas terrestres entre los artrópodos, proceso que ya estaba avanzado a finales del período Ordovícico.

Las ortesis son una forma médica limitada de exoesqueleto. Una ortesis es un mecanismo que acoplado a una pierna, o al torso, permite mejorar o corregir el comportamiento de esa pierna o de la espina dorsal. Una prótesis de pierna es un dispositivo que sustituye la parte faltante de una pierna. Si la prótesis forma su propia cubierta, se considera exoesqueletal. Si la estructura y el mecanismo son usados de manera interna y está cubierto de un material blando y no estructural, se considera una prótesis endoesqueletal.

Exoesqueletos artificiales

Los humanos han usado durante mucho tiempo las armaduras como exoesqueletos artificiales para su protección, especialmente en combate.

Las ortesis son una forma médica limitada de exoesqueleto. Una ortesis es un mecanismo que acoplado a una pierna, o al torso, permite mejorar o corregir el comportamiento de esa pierna o de la espina dorsal. Una prótesis de pierna es un dispositivo que sustituye la parte faltante de una pierna. Si la prótesis forma su propia cubierta, se considera exoesqueletal. Si la estructura y el mecanismo son usados de manera interna y está cubierto de un material blando y no estructural, se considera una prótesis endoesqueletal

Los exoesqueletos mecánicos han comenzado a ser usados con propósitos médicos e industriales, saltando del terreno de la ciencia-ficción, pero aún se encuentran en estado de prototipo. No obstante, el gobierno de los Estados Unidos ha financiado con 50 millones de dólares un proyecto para integrar exoesqueletos mecánicos a unidades de Marines, con propósito de aumentar su rendimiento.

Exoesqueleto artificial
Exoesqueleto artificial

Fuente: Biología. Curtis & Barnes.

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