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Una fórmula matemática que explica la vida

Un equipo de cient√≠ficos cree haber completado una f√≥rmula matem√°tica propuesta en 1932 que explica desde la forma de un elefante hasta la de Julio Iglesias. Y quiz√° por ello resultan tan incre√≠bles los principios matem√°ticos que se esconden detr√°s de los seres vivos y que explican que, por ejemplo, el coraz√≥n de un rat√≥n lata el mismo n√ļmero de veces a lo largo de su vida que el de un elefante, pese a que el roedor vive un a√Īo y el paquidermo unas 70 veces m√°s.

Un grupo de investigadores echa hoy m√°s le√Īa al fuego del asombro al sugerir que las formas de las plantas y de los animales evolucionaron en respuesta a los mismos principios matem√°ticos y f√≠sicos. Los aspectos de un pino, de una hiena y del cantante Julio Iglesias ser√≠an, a grandes rasgos, fruto de una misma regla.

Los cient√≠ficos, de las Universidades de Maryland (EEUU) y de Padua (Italia), han refinado una vieja f√≥rmula propuesta en 1932, cuando la biolog√≠a viv√≠a m√°s o menos ajena a las grandes f√≥rmulas de las que presum√≠an f√≠sicos y matem√°ticos. Entonces, el qu√≠mico suizo Max Kleiber meti√≥ a diferentes especies de animales en c√°maras para medir su respiraci√≥n y lleg√≥ a una sorprendente conclusi√≥n: el metabolismo de un animal ‚ÄĒsu respiraci√≥n, circulaci√≥n sangu√≠nea y digesti√≥n, entre otros procesos‚ÄĒ, fuera cual fuera el animal, se pod√≠a predecir calculando su peso corporal elevado a la 0,75 potencia.

Animales en llamas

La f√≥rmula, conocida como Ley de Kleiber, muestra que el metabolismo se acelera cuando el tama√Īo del animal es menor. Es √ļtil, por ejemplo, para calcular la dosis correcta para humanos de un medicamento probado en ratones. Y los cient√≠ficos la han llevado ahora m√°s lejos.

‚ÄúLas geometr√≠as de plantas y animales han evolucionado m√°s o menos en paralelo‚ÄĚ, ha explicado en un comunicado el bot√°nico Todd Cooke, de la Universidad de Maryland.

‚ÄúLas primeras plantas y los primeros animales ten√≠an cuerpos sencillos y bastante diferentes, pero la selecci√≥n natural ha actuado en los dos grupos de tal manera que las geometr√≠as de los modernos √°rboles y animales muestran, sorprendentemente, eficiencias energ√©ticas equivalentes. Ambos grupos son igualmente aptos. Y eso es lo que la Ley de Kleiber nos muestra‚ÄĚ.

Los investigadores ponen un ejemplo. Piden que imaginemos un √°rbol y un tigre. En t√©rminos evolutivos, argumentan, el √°rbol lo tiene m√°s f√°cil: s√≥lo tiene que convertir la luz del Sol en energ√≠a y mover esta energ√≠a por su cuerpo anclado al suelo. Para llevar a cabo esta misi√≥n de manera lo m√°s eficiente posible, el √°rbol ha desarrollado una forma ramificada con m√ļltiples superficies: sus hojas. Y la relaci√≥n de la masa de un √°rbol y su metabolismo tambi√©n cumple la Ley de Kleiber.

En el caso del tigre, necesita nutrientes para alimentar su cuerpo. Y quemar estos nutrientes genera calor. Para deshacerse del exceso de calor, lo m√°s sencillo es refrigerarse a trav√©s de la piel, pero eso no basta, apuntan los investigadores. A medida que los animales tienen un mayor tama√Īo, su metabolismo debe aumentar a un ritmo m√°s lento que su volumen, porque de lo contrario se generar√≠a tanto calor que ‚Äúsu pelaje podr√≠a echar a arder‚ÄĚ, seg√ļn el comunicado de la Universidad de Maryland.


Un puzle sin una pieza

Si el √ļnico factor importante fuera la superficie corporal, el metabolismo crecer√≠a a medida que creciera el tama√Īo del animal a un ritmo de la masa elevada a una potencia de 0,66 (dos tercios). Sin embargo, la Ley de Kleiber, amparada en m√ļltiples observaciones en diferentes especies, habla de la masa elevada a una potencia de 0,75 (tres cuartos). ¬ŅPor qu√© esta diferencia?

Una parte de la comunidad cient√≠fica se ha peleado durante decenios alrededor de esta inc√≥gnita en la Ley de Kleiber. Para unos, el puzle se completaba al tener en cuenta el espacio ocupado por los √≥rganos internos. Para otros, como el f√≠sico de part√≠culas Geoffrey West, ten√≠a m√°s que ver con la estructura fractal, com√ļn a las ramas de los √°rboles y a los vasos sangu√≠neos de los animales.

Sin embargo, para los autores del nuevo estudio, el factor desconocido es otro, que habr√≠a sido pasado por alto durante decenios: la velocidad a la que los nutrientes viajan por el cuerpo y el calor se disipa. Seg√ļn sus c√°lculos, la velocidad del flujo sangu√≠neo de un animal equivale a su masa elevada a 0,083 (una doceava parte).

Es, seg√ļn publican hoy en la revista PNAS, la pieza que faltaba para entender la Ley de Kleiber. ‚ÄúLos animales necesitan ajustar el flujo de nutrientes y de calor a medida que cambia su masa, para mantener la mayor eficiencia energ√©tica posible. Por eso los animales necesitan una bomba, un coraz√≥n, y los √°rboles, no‚ÄĚ, sostiene en el comunicado el hidr√≥logo Andrea Rinaldo, de la Universidad de Padua.

El bi√≥logo Emilio Mara√Ī√≥n, de la Universidad de Vigo, ha puesto a prueba la Ley de Kleiber en algas microsc√≥picas, de una sola c√©lula. ‚ÄúEn los microorganismos no se cumple‚ÄĚ, advierte. La tasa metab√≥lica de los seres microsc√≥picos es similar, independientemente de su tama√Īo, afirma. Mara√Ī√≥n, que no ha participado en el estudio de la revista PNAS, recuerda con cautela que la nueva propuesta y otras anteriores ‚Äúson modelos matem√°ticos que, por el hecho de que funcionen, no quiere decir que hayan acertado‚ÄĚ. (Fuente: Manuel Ansede / esmateria.com)

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