El origen evolutivo de los pulmones
Los pulmones son los órganos encargados del intercambio de gases (oxígenos y dióxido de carbono) entre el medio y el organismo en los vertebrados terrestres. Los vertebrados terrestres en cambio tienen agallas, que realizan el intercambio de gases en el agua. Ninguno de los dos sistemas puede funcionar en el medio contrario. Entonces, ¿cómo pasaron los animales de un sistema de intercambio de gases al otro para poder conquistar el medio terrestre?
En primer lugar hay que descartar la relación entre los sistemas respiratorios actuales de los vertebrados y de los invertebrados. El origen embrionario de los pulmones de invertebrados parte de la capa celular del ectodermo, la más exterior de todas, mientras que en los vertebrados se origina a partir del endodermo, la más interna de las 3.
Existe un grupo de peces denominados peces pulmonados o dipnoos, que taxonómicamente se clasifican en la Subclase Dipnoi de la Clase Sarcopterygii. Los dipnoos poseen ciertamente pulmones funcionales similares a los de los anfibios, los primeros vertebrados terrestres. Los sarcopterigios son un grupo de peces cuyas aletas son lobuladas y musculosas, que evolutivamente son el antecesor de las extremidades marchadoras de los animales terrestres, pero eso es otra historia…
Forma esquemática del pulmón de un dipnoo.
Las branquias de los peces, aunque tienen la misma función básica, tienen un origen evolutivo diferente al de los pulmones. Los arcos branquiales se desarrollan a partir del mesodermo, situándose a ambos lados de la futura faringe en los embriones (detalle que se mantiene en todos los cordados, incluyendo los mamíferos). Por el contrario los pulmones se forman a partir de un repliegue del endodermo, que también es la encargada de formar la faringe y secundariamente participa el mesodermo en la vascularización del tejido. Por lo tanto, la evolución de los pulmones no fue como resultado de la adaptación de las branquias al medio terrestre. Además, los dipnoos en su fase larvaria poseen branquias que desaparecen al crecer.
Otro órgano con el que podrían estar emparentados los pulmones son las vejigas natatorias que poseen la gran mayoría de los peces óseos. Estas se emplean para mantener la presión hidráulica entre ellos y el medio acuático. Ésta se forma a partir de la pared dorsal de la faringe. Gracias a ella controlan la altura a la que viven sin necesidad de llevar a cabo un esfuerzo activo. Para llenar esta vejiga algunos peces de superficie simplemente sacan la cabeza y tragan aire para llenar la vejiga. Mientras que los peces de mayores profundidades son capaces de llenarla por intercambio de gases entre la vejiga natatoria y la sangre. En un proceso similar al que ocurre en los pulmones. Sin embargo, esta vejiga natatoria no es el antecesor evolutivo de los pulmones de los dipnoos. No, los pulmones de los dipnoos se desarrollan a partir de la pared ventral de la parte posterior de la faringe, no de la pared dorsal.
En resumen, los pulmones no se desarrollaron a partir de ningún otro órganos ya existente, si no que aparecieron de forma accesoria para captar el oxígeno del medio aéreo, cuya concentración parcial de este gas empezaba a ser mayor y por lo tanto más fácil de extraer que del medio acuático.