Tendencias21
La geometría de los seres vivos busca la eficiencia energética

La geometría de los seres vivos busca la eficiencia energética

A principio de los años 30 del siglo XX, el biólogo suizo Max Kleiber estableció una ley que explicaba la relación entre la forma y el funcionamiento de los seres vivos. Un equipo internacional de científicos ha añadido ahora una nueva variable a esa ley. Así han explicado como el árbol y el tigre llegaron a ser igualmente eficientes a nivel energético, en el transcurso de su evolución. Por Marta Lorenzo.

La geometría de los seres vivos busca la eficiencia energética

¿Por qué el corazón de un ratón late más o menos el mismo número de veces en toda su vida que el de un elefante, a pesar de que el primero vive un año y el segundo hasta 70? ¿Por qué son tan distintos los árboles de los tigres?

A principio de los años 30 del siglo XX, el biólogo suizo Max Kleiber‎ estableció una ley (la ley de Kleiber) que explicaba en parte la cuestión de por qué el tamaño influencia la forma y funcionamiento de los animales y del resto de seres vivos.

La ley versa sobre la relación entre el ritmo metabólico de los seres vivos y sus masas. Dice que la tasa en que un organismo produce energía para vivir a partir de las calorías consumidas (tasa metabólica) es proporcional a la masa de su cuerpo elevada a la potencia ¾.

Según esta ley, las formas biológicas seguirían por tanto una “pauta” para utilizar la energía de manera eficiente. Dicha pauta explicaría las diferencias entre el “funcionamiento” de los corazones del ratón y el elefante, pero también otras muchas diferencias en las formas y geometrías de las especies animales y vegetales.

El árbol y el tigre

Pero, aunque aceptada durante generaciones, la ley de Kleiber no ha sido nunca completamente comprendida. Para entender por qué, consideremos un árbol y un tigre.

En términos evolutivos, el árbol “solo” tiene que convertir la luz solar en energía, dentro de una estructura más o menos estable. Para hacer esta tarea de la manera más eficiente posible, cuenta con muchas superficies, las de sus hojas; una superficie general que es casi la misma que su volumen; y un flujo de nutrientes por su interior que circula a una velocidad constante, independientemente de su tamaño.

Si se tienen en consideración estas variables, y se calcula la relación entre la masa de las diferentes especies de árboles y sus metabolismos, el cálculo sí se ajusta a la ley de Kleiber.

Sin embargo, en el caso del tigre, la cosa no parece tan sencilla. Para nutrir su masa, este animal necesita combustible. La quema de ese combustible, además de generar la energía necesaria, produce un exceso de calor corporal, del que el tigre debe deshacerse para no quemarse. ¿Cómo encaja esta circunstancia en dicha ley?

Una nueva variable: la velocidad

Científicos de la Universidad de Maryland (EEUU) y la Universidad de Padua (en Italia) han descubierto un factor que parece completar y explicar completamente la ley de Klieber para este caso.

Se trata de una variable crucial que hasta ahora había sido pasada por alto, según explican los propios investigadores en un comunicado de la Universidad de Maryland: la velocidad a la cual los nutrientes son transportados por todo el cuerpo de los animales, calentándolo.

Los científicos calcularon la velocidad a la que el corazón de los animales bombea sangre y descubrieron que la velocidad del flujo sanguíneo es igual a la masa de los animales elevada a la duodécima potencia.

“Los animales necesitan ajustar el flujo de nutrientes y calor a medida que sus masas cambian, para mantener la mayor eficiencia energética posible”, señalan. “Por eso, los animales necesitan una bomba –el corazón- y los árboles no”.

Añadiendo esta información a la ecuación, los investigadores descubrieron que habían logrado una explicación completa de la ley de Kleiber: “Una respuesta elegante es a veces la correcta. Esta respuesta es elegante porque usa argumentos geométricos muy simples”, afirma el físico Amos Maritan, también de la Universidad de Padua.

“No hace referencia a ninguna estructura especializada. Presenta muy pocas condiciones previas. Se tienen dos linajes, plantas y animales, que son muy diferentes y han llegado a la misma conclusión. Es lo que se denomina evolución convergente, y el resultado sorprendente es que esto ha sido propiciado por física y matemáticas subyacentes”.

Otro de los autores del estudio, el botánico de la Universidad de Maryland, Todd Cooke, explica que de esta forma: “Las geometrías de plantas y animales han evolucionado más o menos en paralelo. Los seres vivos primigenios tenían cuerpos simples y bastante distintos, pero la selección natural ha actuado en los dos grupos de tal manera que las formas de árboles y animales modernos cuenten, sorprendentemente, con una eficiencia energética equivalente”.

RedacciónT21

Hacer un comentario

RSS Lo último de Tendencias21

  • Google habría impulsado una IA experimental involucrada en la muerte de un adolescente 21 marzo, 2025
    Plataformas respaldadas por gigantes tecnológicos como Google han introducido chatbots de IA interactivos dirigidos a niños y adolescentes, abriendo fuertes debates sobre su impacto en el desarrollo infantil. En concreto, la aplicación experimental Character.AI ha sido objeto de demandas legales por parte de distintas familias, que alegan que sus hijos fueron expuestos a contenidos perjudiciales […]
    Pablo Javier Piacente / T21
  • Sudáfrica y China logran una conexión cuántica satelital récord de casi 13.000 kilómetros 21 marzo, 2025
    Un equipo internacional de científicos ha establecido una conexión satelital cuántica histórica entre Sudáfrica y China, cubriendo una distancia récord de 12.900 kilómetros. Gracias al fenómeno del entrelazamiento cuántico, esta tecnología garantiza comunicaciones absolutamente seguras frente a cualquier intento de espionaje.
    Redacción T21
  • Los tribunales no reconocen derechos de autor a la Inteligencia Artificial 21 marzo, 2025
    Un tribunal de apelaciones en Estados Unidos ha puesto límites a la creatividad de las máquinas: las obras generadas exclusivamente por inteligencia artificial no pueden ser protegidas por derechos de autor. El fallo reafirma que la ley actual requiere la participación humana para garantizar la protección legal de una obra.
    Redacción T21
  • Microsoft e Inait revolucionan la Inteligencia Artificial con cerebros digitales casi humanos 21 marzo, 2025
    Microsoft ha unido fuerzas con la startup suiza Inait para desarrollar sistemas de IA inspirados en el cerebro humano. Esta colaboración busca crear modelos que no solo aprenden de datos, sino que también razonan como el cerebro humano.
    Redacción T21
  • Musk fija rumbo a Marte: las primeras misiones no tripuladas despegarán en 2026 21 marzo, 2025
    El camino hacia la conquista de Marte ya tiene calendario: SpaceX enviará en 2026 cinco misiones no tripuladas hacia el planeta rojo, destinadas a probar la fiabilidad del sistema Starship en aterrizajes. Si culminan con éxito, las históricas misiones tripuladas podrían despegar en menos de una década.
    Redacción T21
  • Desvelan la primera luz que encendió el Universo y su evolución posterior 21 marzo, 2025
    El Telescopio de Cosmología de Atacama (ACT) ha compilado el mapa más detallado que hemos visto hasta hoy del fondo cósmico de microondas, la tenue luz que impregna el Universo desde solo 380.000 años después del Big Bang y cuyos ecos pueden apreciarse en la actualidad. La imagen obtenida es lo más parecido a la […]
    Redacción T21
  • El telescopio Webb detecta dióxido de carbono en exoplanetas a 130 años luz 21 marzo, 2025
    Un nuevo hallazgo del JWST nos acerca un poco más a la comprensión de los mecanismos de formación de otros sistemas planetarios diferentes al nuestro, además de arrojar luz sobre la composición química de las atmósferas de los exoplanetas, un punto crucial en la búsqueda de alguna forma de vida extraterrestre.
    Pablo Javier Piacente / T21
  • Detectan misteriosas señales de radio provenientes de una estrella muerta y su compañera 21 marzo, 2025
    Los astrónomos han rastreado la fuente de una extraña señal de radio proveniente del espacio profundo, que se repite exactamente cada dos horas. Se trata del ritmo al que chocan los campos magnéticos de un par de estrellas que se mueven en una órbita muy apretada, a unos 1.600 años luz de distancia de la […]
    Pablo Javier Piacente / T21
  • "Microrrayos" en gotitas de agua habrían producido moléculas fundamentales para el surgimiento de la vida 21 marzo, 2025
    La síntesis de moléculas necesarias para la aparición de la vida podría haberse originado por "microrrayos" en gotitas de agua. Según un nuevo estudio, la formación de compuestos orgánicos con enlaces carbono-nitrógeno a partir de moléculas de gas podría haber sido un posible mecanismo para crear los componentes básicos de la vida en la Tierra […]
    Pablo Javier Piacente / T21
  • Descubren una "nueva" variedad de coronavirus en murciélagos sudamericanos 21 marzo, 2025
    Identificado en el estado de Ceará, en Brasil, un nuevo coronavirus comparte similitudes con el virus responsable del síndrome respiratorio de Medio Oriente: durante 2025, una serie de experimentos determinarán su potencial para infectar a los humanos.
    Redacción T21