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La forma de plantas y animales, y la evolución

La vida, y la evolución de la vida, pueden verse como un juego de piezas geométricas. En la Tierra coexisten dos formas totalmente opuestas, las de los árboles y la de los animales. Un nuevo estudio se propone explorar cómo es que esas geometrías pueden coexistir, y cómo son posibles todas las formas intermedias, a la vez de qué implicancias tiene para la evolución de la vida sobre nuestro planeta.

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Un estudio publicado por Jayanth R. Banavar y colegas, dice que las agudas diferencias geométricas entre animales y árboles son el resultado de una rica interacción entre la geometría, la historia evolutiva, la simetría del desarrollo, y la adquisición eficiente de nutrientes.

Si nos sentásemos a ver fotografías de todos los seres vivos conocidos, podríamos ver que existe una increíble variedad de masas corporales, formas y escalas. Han sido moldeadas por la historia evolutiva del planeta y por la selección natural.

Los seres vivos multicelulares más grandes del planeta son las plantas y los animales, que exhiben formas distintivas, determinadas por la distribución de masa sobre el volumen. Los animales pueden moverse y son homogéneos en la distribución de masa en sus cuerpos. Las plantas, por el contrario, son organismos enraizados a la tierra, por lo que tienen formas más heterogéneas, su masa se concentra en el tallo, en menor medida en las ramas, y muy poco en las hojas.

Descubrir el origen de estas diversas formas que se observan en la naturaleza ha sido siempre un reto de parte de biólogos, físicos y matemáticos. ¿Cómo puede ser que seres vivos tan diferentes en forma como un roble y un león puedan ser energéticamente eficientes? Es decir, que casi a partir de una misma fuente energética, los nutrientes, puedan mantener cuerpos con formas tan distintivas.

A pesar de que plantas y animales son tan diferentes en su metabolismo y en sus historias evolutivas, comparten un diseño general, una masa interior compuesta de células organizadas capaces de realizar actividades metabólicas y bioenergéticas, y un mecanismo de transporte para la distribución de moléculas y la energía dentro de ese cuerpo. A la vez que disponen de una superficie capaz de intercambiar materia y energía con el medio ambiente que los rodea.

Según la ley de Kleiber, enunciada por el biólogo Max Kleiber en los 1930s, todos los animales tienen un metabolismo que etuivale a 3/4 de su masa corporal. Es decir, si un gato tiene una masa unas 100 veces superior a la de un ratón, tendrá un metabolismo unas 34 veces superior al del ratón. Es decir, unas necesidades energéticas, alimenticias.

Los autores del estudio llegan a la conclusión de que lo mismo puede aplicarse a casi todos los seres vivos del planeta. Que no importa su forma geométrica, sino que dependerá de la masa corporal, la necesidad energética. A pesar de la increíble diferencia de formas que ha moldeado la evolución de la vida en la Tierra, los autores validan la ley de Kleiber, que puede aplicarse tanto a organismos unicelulares, como a los árboles más altos.

Los animales y las plantas evolucionaron a partir de ancestros unicelulares diferentes, y sus simetrías características, sus sistemas de transporte, sus formas complejas, han evolucionado de forma independiente. Pero resulta interesante a pesar de tener miles de años de evolución separada, las presiones de la evolución han llevado a que se favorezcan una única estrategia en favor de la eficiencia energética, que es la de mantener una cierta masa, en relación al consumo energético. Quienes no lo han respetado, se han extinguido.

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