En 1883, al estudiar el metabolismo basal de perros con diferente tamaño. Rubner propuso que la causa del fenómeno era el calor que se perdía por la piel. La superficie de la piel varía con el cuadrado del tamaño del animal, mientras que su volumen varía con el cubo.
Un humano adulto en reposo absoluto y a temperatura ambiente de 20º C consume aproximadamente una caloría por kilo y hora. Sin embargo, por otro lado, un elefante gasta en ese mismo tiempo media caloría por kilo de masa y un ratón la friolera de 70 calorías por kilo. ¿Cuál es la causa de esta diferencia?
Sin embargo, en 1932, las medidas que el biólogo suizo, Max Kleiber, fue mediante la realización en mamíferos sobre un rango de masas mayor, incluyendo bueyes y ratas, los parecían indicar que el metabolismo en realidad variaba conforme M3/4, relación que conocemos hoy día como la ley de Kleiber.
Finalmente, en 1997 el modelo fractal del físico Geoffrey West y colaboradores, justificaba el exponente por la forma fractal de las redes de distribución de recursos en los organismos, como el sistema circulatorio o el respiratorio. Conforme se incrementaron las medidas metabólicas en más animales, el modelo fractal comenzó a mostrar más y más discrepancias. Así, en algunos grupos animales como pájaros pequeños o insectos, el exponente 3/4 no encaja. E incluso en mamíferos, para los cuales se concibió la ley de Kleiber, los datos muestran una divergencia notable respecto de la ley teórica.
Ahora los autores de un artículo de Scientific Reports, han encontrado a partir de un modelo teórico de la Astrofísica, lo que buscaban: “Durante la escritura del libro ‘Fractales y caos’, en el que hablamos sobre la ley de Kleiber, caímos en la cuenta de que el modelo fractal de West y colaboradores no encajaba. La explicación térmica parecía más natural, pero había que tener en cuenta la parte energética que no se disipa como calor”, comenta Fernando Ballesteros.
“Vicent y yo introdujimos esto en el modelo térmico y vimos que los datos encajaban perfectamente con nuestra teoría. Andrés se dio cuenta en seguida de que nuestro modelo era un trade off, un intercambio evolutivo, y juntos lo perfeccionamos. Enric dio solidez al modelo térmico tras el trade off, y Bartolo y Lucas extendieron el trabajo a otros seres vivos además de los mamíferos, confirmando su poder predictivo”, concluye.
Los científicos proponen como solución un compromiso entre la disipación calórica pasiva y el gasto energético mínimo de mantenimiento celular. La energía que consume un organismo puede ser transformada en calor, utilizada para la división celular, para la síntesis de proteínas y para más fines, los cuales vienen a cumplir con el correcto funcionamiento y el mantenimiento del organismo.
Si toda la energía consumida se transformara en calor, en efecto el consumo respondería a un exponente 2/3, pero entonces no hablaríamos de un organismo sino de una estufa.
Por otro lado, si toda la energía se consumiera eficientemente, el consumo sería directamente proporcional al número de células, es decir, a la masa M, pero parte se pierde inevitablemente como calor. Los organismos reales mantienen un compromiso entre estos dos extremos.
La suma ponderada de ambas componentes, una proporcional a la masa M y otra a M2/3; es decir, B = aM + bM2/3, explica la curvatura en el metabolismo basal de los datos de mamíferos y las diferentes relaciones encontradas en grupos animales distintos, pero también las diferencias metabólicas entre animales desérticos y polares, o incluso el metabolismo de las plantas.
Un humano adulto en reposo absoluto y a temperatura ambiente de 20º C consume aproximadamente una caloría por kilo y hora. Sin embargo, por otro lado, un elefante gasta en ese mismo tiempo media caloría por kilo de masa y un ratón la friolera de 70 calorías por kilo. ¿Cuál es la causa de esta diferencia?
Sin embargo, en 1932, las medidas que el biólogo suizo, Max Kleiber, fue mediante la realización en mamíferos sobre un rango de masas mayor, incluyendo bueyes y ratas, los parecían indicar que el metabolismo en realidad variaba conforme M3/4, relación que conocemos hoy día como la ley de Kleiber.
Finalmente, en 1997 el modelo fractal del físico Geoffrey West y colaboradores, justificaba el exponente por la forma fractal de las redes de distribución de recursos en los organismos, como el sistema circulatorio o el respiratorio. Conforme se incrementaron las medidas metabólicas en más animales, el modelo fractal comenzó a mostrar más y más discrepancias. Así, en algunos grupos animales como pájaros pequeños o insectos, el exponente 3/4 no encaja. E incluso en mamíferos, para los cuales se concibió la ley de Kleiber, los datos muestran una divergencia notable respecto de la ley teórica.
Ahora los autores de un artículo de Scientific Reports, han encontrado a partir de un modelo teórico de la Astrofísica, lo que buscaban: “Durante la escritura del libro ‘Fractales y caos’, en el que hablamos sobre la ley de Kleiber, caímos en la cuenta de que el modelo fractal de West y colaboradores no encajaba. La explicación térmica parecía más natural, pero había que tener en cuenta la parte energética que no se disipa como calor”, comenta Fernando Ballesteros.
“Vicent y yo introdujimos esto en el modelo térmico y vimos que los datos encajaban perfectamente con nuestra teoría. Andrés se dio cuenta en seguida de que nuestro modelo era un trade off, un intercambio evolutivo, y juntos lo perfeccionamos. Enric dio solidez al modelo térmico tras el trade off, y Bartolo y Lucas extendieron el trabajo a otros seres vivos además de los mamíferos, confirmando su poder predictivo”, concluye.
Los científicos proponen como solución un compromiso entre la disipación calórica pasiva y el gasto energético mínimo de mantenimiento celular. La energía que consume un organismo puede ser transformada en calor, utilizada para la división celular, para la síntesis de proteínas y para más fines, los cuales vienen a cumplir con el correcto funcionamiento y el mantenimiento del organismo.
Si toda la energía consumida se transformara en calor, en efecto el consumo respondería a un exponente 2/3, pero entonces no hablaríamos de un organismo sino de una estufa.
Por otro lado, si toda la energía se consumiera eficientemente, el consumo sería directamente proporcional al número de células, es decir, a la masa M, pero parte se pierde inevitablemente como calor. Los organismos reales mantienen un compromiso entre estos dos extremos.
La suma ponderada de ambas componentes, una proporcional a la masa M y otra a M2/3; es decir, B = aM + bM2/3, explica la curvatura en el metabolismo basal de los datos de mamíferos y las diferentes relaciones encontradas en grupos animales distintos, pero también las diferencias metabólicas entre animales desérticos y polares, o incluso el metabolismo de las plantas.
Fuentes: El Espectador, NCYT
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