No soy biólogo así que perdonen la ignorancia por mi parte. Estoy trabajando en un proyecto de evolución especulativa y estoy buscando entender cómo la presión parcial de oxígeno afecta el rendimiento aeróbico máximo del músculo. Este trabajo da el máximo rendimiento aeróbico de 100 Watts por KG de músculo . Se afirma que este límite debe observarse tanto para los insectos como para los vertebrados voladores y, a su vez, se utiliza para calcular las capacidades de vuelo aeróbico de varios animales. El documento también menciona que el tejido muscular escamoso puede alcanzar 450 W/kg anaeróbicamente .
He usado las ecuaciones enumeradas en el documento vinculado para calcular los límites de tamaño de la fauna de mi mundo especulativo. El único problema es que esto supone una producción de potencia aeróbica de 100W/kg de músculo. Tengo entendido que la respiración aeróbica en las células musculares está impulsada por la producción de ATP y que la producción de ATP depende de un suministro constante de oxígeno. Parece lógico que la producción de potencia aeróbica máxima sea mayor si hay más oxígeno disponible.
Por contexto, la atmósfera de este mundo especulativo contiene 13,5% de O2 a una presión de 12 atm . Esto equivale a una presión parcial de oxígeno de 1,62 , aproximadamente unas 8 veces más alta que nuestra atmósfera actual. En estas condiciones, hay 8 veces la cantidad de oxígeno disponible para la respiración. Si la disponibilidad de oxígeno es el único factor en la producción de ATP (por lo tanto, la potencia muscular aeróbica), entonces esto significa que la producción de potencia aeróbica sería de 800 W/kg de músculo (suponiendo que la biología de estas criaturas sea la misma que la de los animales conocidos). Esto es casi el doble de lo que los lagartos pueden producir anaeróbicamente, lo que no parece probable.
Mi pregunta es ¿cómo escalaría la producción de ATP con el oxígeno disponible? Supongo que llega un punto en el que las mitocondrias simplemente no pueden procesar ATP más rápido, lo que implicaría una producción de potencia aeróbica máxima. He leído que algunos atletas respiran aire enlatado para reducir la fatiga. ¿Más oxígeno equivale a más potencia o simplemente significa que las células musculares no se fatigarían tan rápido? Si he cometido algún error en mi razonamiento, por favor corrígelo. Gracias.
Los factores que limitan la producción de ATP son la tasa de metabolismo del combustible (glucosa, grasas, aminoácidos, etc.) y su eficiencia (moléculas de ATP por molécula de combustible).
Es posible producir ATP con cero oxígeno por la vía glucolítica; si esto no fuera cierto, no habría organismos anaeróbicos en la Tierra (que claramente los hay). El músculo también puede hacer esto por períodos cortos de tiempo, produciendo ácido láctico. De hecho, muchos investigadores creen que esta vía puede producir ATP más rápido que cualquier vía de consumo de glucosa, aunque sea la menos eficiente. En otras palabras, la cantidad de ATP por glucosa es pequeña (solo 2), pero la glucosa "fluye" a través de esta vía tan rápido que todavía se genera más rápido que la respiración, que produce 30-32 ATP por glucosa, pero puede procesar mucho más. menos moléculas de glucosa por segundo. La tasa real de generación de ATP por las mitocondrias solo está limitada por la concentración de O2, en un sentido de cinética química, en hipoxia, es decir, cuando un tejido no tiene un suministro de sangre adecuado,
El efecto principal de la disponibilidad de oxígeno es probablemente la escala de tamaño: si tiene más O2, puede pasarlo a través de un cuerpo más grande con mayor facilidad. No es que las células musculares generen más energía por sí mismas, es que puedes suministrar más fibras musculares que están más lejos de los pulmones/branquias/lo que sea. Es por eso que en el período carbonífero en la Tierra, donde había considerablemente más O2, muchos animales (particularmente los invertebrados) eran mucho más grandes de lo que son hoy.
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