Cuestión de peso
Si hay algo con la que la naturaleza nos conmueve día a día es con la variabilidad. La variación de colores, formas, modos de vida, todos producto de la adaptación de las especies adoptan según su hábitat, todo gracias a esa evolución gradual que no discrimina por reinos.
Hoy les voy a hablar de un carácter en la naturaleza que me llevó a preguntarme ¿Por qué algunos sí y otros no? ¿Por qué tan inmenso como un elefante o tan pequeño como un ratoncito? Exacto, hoy nuestra variable es: el tamaño.
¿Nunca les pasó estar viajando en auto por la ruta y que el parabrisas se llene de insectos? Y que a pesar de la velocidad a la que fuera el vehículo existían algunos sobrevivientes a tremenda masacre. ¿Cómo lo hacen? ¿Por qué sobreviven a un golpe que en una determinada velocidad podría matar a cualquier animal de tamaño considerable? La respuesta es muy simple y, básicamente son leyes que rigen toda la vida en nuestro planeta: la física.
Pensemos un poquito, si comparamos una hormiga con un elefante, no hace falta tener un nobel para saber que una hormiga es de menor tamaño, por lo tanto posee una menor masa y volumen que un elefante, el cual la supera en varias toneladas; de esta forma si imaginamos a estos dos animales cayendo de un decimotercer piso el único resultado posible será: el de una hormiga ilesa y un puré de huesos rotos de elefante. Este trágico resultado se debe a una simple ecuación mayor masa = mayor aceleración = mayor fuerza de impacto = PUM puré de efelante. Así que, cuando saques un bichito indefenso de tu espalda y te sientas culpable porque se pueda lastimar, tranqui, no le va a pasar nada, porque su masa no es la suficientemente grande para que dicho impacto sea un peligro, ya que cuanto más chiquito sos, menos te importa el efecto de la gravedad.
En este caso, el tamaño sí importa, esta característica puede controlar la forma en que las leyes físicas influyen sobre los organismos, creando así un universo único con sus propias reglas.
Los cuerpos, en cuanto al tamaño se trate, constan de tres partes: la longitud, la superficie, que en el caso de los animales sería la piel, y el volumen, órganos, huesos, todo lo interno. Ahora, pensemos en la unidad de medida física de cada una de esas variables, por ejemplo, hipotéticamente hablando si tenemos un ratón de 1 cm y queremos hacerlo crecer 10 veces más, entonces su longitud aumentaría a 10 cm peeero acá viene la cuestión, su superficie y volumen no tendrían una relación 1:1 porque si hacemos memoria a esas clases de física podremos recordar (o no) que la unidad de medida de la superficie está elevada al cuadrado y la de volumen está elevada al cubo, es decir que, tanto la superficie como el volumen no crecerían 10 veces, si no que, el primero lo haría 100 veces (porque 10^2 = 100) y el volumen 1000 veces (pues 10^3 es 1000). En física, esta propiedad es denominada "Ley cuadrático-cúbica". El volumen determina la masa del animal, cuanto más masa posea mayor será la energía cinética que actúa sobre el cuerpo y pues ¡PUM! el efecto de la gravedad lo llevaría a la aniquilación.
Pero así como una caída es inofensiva para una hormiga, hay otras situaciones que pueden ser letales para ella, como lo es el caso del agua. Sí, el agua para los insectos es letal, o no me van a decir que nunca vieron "Bichos: una aventura en miniatura" y como las hormigas escapaban desaforadamente cada vez que llovía, es porque para ellas mojarse es como para nosotros quedar atascados en un charco de brea. El potencial asesino del agua para los organismos pequeños se debe a la tensión superficial que ésta posee, fenómeno que se produce por la atracción de las moléculas de hidrógeno y oxígeno mediante una fuerza denominada cohesión, claro que para nosotros esta tensión es muy débil pero no es el mismo cuento para los bichitos. O sea, si nosotros nos mojamos ponele que el agua pesa 8 gramos, lo cual correspondería a 1% de nuestro peso total pero para un ratón que pesa 5 gr mojarse podría significar más del 10% de su peso, y eso, no esta bueno. Mojarse, para los insectos, es una cuestión de vida o muerte.
Sin embargo, ¿Quién les salva las papas? Pues claro que, la evolución ¿Quién más podría? Los insectos han desarrollado un exoesqueleto cuya superficie está recubierta por una cutícula hidrofóbica, repeliendo así el agua. Otros animales también poseen ciertos mecanismos para evitar mojarse, las aves por ejemplo, poseen una glándula uropígea que secreta ciertos aceites que el animal utiliza para acicalarse y de esta forma, evitar que sus plumas se mojen cuando se pegan un chapuzón.
Ahora ¿Qué pasaría si tuviéramos una máquina que cambie de tamaño de los animales? ¿Qué pasaría si encogieramos a un elefante al tamaño de un ratón o viceversa? Lo primero que observaremos sería un problemita con la temperatura corporal, el elefante se congelaría hasta morir, y por su parte, el ratón moriría explotado y calcinado, un pensamiento para nada sereno ¿no?
¿Por qué? Pues por el tamaño y otra cosa estrechamente relacionada a esta, la tasa metabólica. La tasa metabólica es una cifra relativa encargada de medir el gasto energético por unidad de tiempo en los animales endotérmicos en reposo. Ahí está la palabra clave, energía, pero ¿de dónde la obtenemos? La primera y rápida respuesta que se nos viene a la mente es: de los alimentos y el oxígeno, lo cual no está mal peeeero si tenemos que ser más específicos y minuciosos, algo así como a nivel celular la respuesta sería: de las mitocondrias, la auténtica powerhouse of the cell. Estas estructuras celulares se encargan de convertir eso que comemos y respiramos en energía, hablando de una forma químicamente apropiada la energía sería ATP (adenosin trifosfato), la moneda energética celular por excelencia.
Esta fábrica creadora de ATP, trabaja, trabaja y trabaja, no tiene francos y su turno es de 24 horas, (más explotada la pobre). Este trabajo hace que libere calor, alcanzando en los humanos una temperatura de 50° C; y en promedio una célula humana posee dos mil mitocondrias, así que en conclusión estar vivo es caluroso. Cuanto más células tengas, más calor generarás. Por lo tanto, aquí hay un problema para los animales más grandes, ya que este calor sólo se puede perder mediante su superficies.
Volviendo a la ley cuadrática-cúbica y a la relación superficie-volumen, si aumentamos el tamaño de nuestro ratoncito unas 60 veces, tendría 3600 veces más superficie por la cual perder calor pero, a su vez, tendría 216.000 veces más volumen con millones y millones de mitocondrias produciendo más calor aún. Mucha célula, poca piel, un ratón calcinado y muerto. Pero, entonces ¿por qué no hay elefantes prendidos fuego y explotados por la sabana africana? En primer lugar, evolucionaron para perder calor de una forma más fácil y eficiente, como por ejemplo, poseer grandes orejas con una gran superficie ¿O qué? ¿Pensaste que a Dumbo le pintó ser orejón? Aunque, eso no es todo, ser orejón no es la única solución, la evolución siempre puede ser más elegante.
Las células elefánticas son mucho más lentas que las células del roedor. Cuanto más grande es el animal, más lentas funcionan sus células. Considerando que nuestro amigo elefante es el animal terrestre más grande del planeta, un par de trillones de mitocondrias se encuentran en su interior, solo que estas activaron el modo ahorro de batería y funcionan lo justo y necesario para mantenerlo vivo. Todito su metabolismo es lento, las cosas se mueven a un ritmo agradable y relajado, todo muy chill para el majestuoso orejón.
Para los animales de tamaño XS las cosas son todo lo contrario, mucha superficie, poco volumen. No se produce mucho calor pero lo pierden rápidamente. Aquí, la solución en lugar de ser elegante, más bien es extrema. Para que no se congelen sus células deben ir a toda marcha, a la máxima capacidad, a quinta directamente, Toretto agarró el volante. El corazón del mamífero más pequeño late a 1.200 latidos por minuto y respira hasta 800 veces por minuto, bien merqueado. Todas estas células que trabajan a la velocidad de la luz en términos fisiológicos necesitan de mucha comida, mucha materia prima de la cual obtener energía razón por la cual deben comer todo el tiempo, ya que si no lo hicieran, morirían por inanición después de cuatro horas.
Mientras que un elefante consume 4% de su peso al día, un ratoncito necesita el 200% de su peso al día para sobrevivir. Sería como comer dos mil big macs al día, de solo pensarlo ya me empaché, traigan la cinta, que me midan el empacho. Así que ya saben, lo que no mata, engorda, o quizá estamos en la escala de tamaño equivocada.
Si las células del elefante se volvieran tan activas como las de un ratón, una exagerada cantidad de calor sería producida, sus líquidos internos literalmente comenzarían a hervir hasta explotar. Aunque, en lugar de explotar probablemente sus proteínas se desnaturalizarían para finalmente derretirse, pero imaginar un elefante explotado es más divertido que un charco derretido de elefante.
El tamaño es uno de los reguladores de vida menos apreciados, sin embargo, determina banda de cosas en nuestra biología, desde cómo experimentamos el mundo externo a cómo vivimos o morimos (si morimos ahogados o en una explosión espectacular), sí, así de clave.
Aunque no todo es blanco y negro, hay algo que tienen en común todos los tamaños y formas, los látidos del corazón. Si bien, los ritmos cardíacos de los mamíferos son diferentes, la cantidad de latidos que poseen a lo largo de sus vidas, suele ser constante e igual entre todas las especies . Sus velocidades de vida son completamente opuestas, pero de alguna forma siguen siendo la misma. Y para un post en el que hacemos explotar elefantes o los tiramos de un decimotercer piso, este cierre es lo más tierno que podemos escribir.
La evolución, por más elegante o extrema que sea, que bueno que existe; porque de lo contrario los elefantes no existirían, andarían reventados por la vida pero por sobre todo, sin la evolución no habría inspirado a Disney a crear un efelante orejón y volador.
Bibliografía:
EBENSPERGER, L., BOZINOVIC, F., & ROSENMANN, M. (1990). Tasa metabólica promedio diaria como predictor del gasto energético de roedores en la naturaleza. Revista Chilena de Historia Natural, 63, 83-89.
di Pasquo, F., & Folguera, G. (2009). Tres Dimesiones del Reduccionismo en el Contexto de la Teoría Metabólica Ecológica. Principia: an international journal of epistemology, 13(1), 51-66.
García-Barros, E. (1999). Implicaciones ecológicas y evolutivas del tamaño en los artrópodos. Boletín de la Sociedad Entomológica Aragonesa, 26, 657-678.}
https://www.youtube.com/watch?v=MUWUHf-rzks&t=18s
https://www.youtube.com/watch?v=f7KSfjv4Oq0