La naturaleza suele mostrar patrones que se repiten una y otra vez, pero que a veces pasan desapercibidos. Científicos australianos han identificado una regla de crecimiento que determina la forma y el desarrollo de estructuras biológicas puntiagudas o afiladas en animales y plantas. Los hallazgos se publicaron en BMC Biology.
Investigadores de la Universidad de Monash calificaron al patrón como una ley de la naturaleza previamente desconocida que da forma a dientes, cuernos, garras, etc. Designaron a su descubrimiento la “cascada de energía”, una ley de energía matemática en la naturaleza
Esta ley determina el crecimiento y la evolución de una familia de formas llamadas conos de energía. “La diversidad de animales, e incluso plantas, que siguen esta regla es asombrosa”, dice el biólogo evolutivo Alistair Evans.
Cascada de energía
Evans estudia la evolución morfológica y el funcionamiento de las partes de su cuerpo. A veces, ese enfoque se centra en las particulares características de criaturas individuales; en otras ocasiones, se discierne un patrón similar entre muchos organismos.
Dicho enfoque no es nuevo. En el siglo XVII el famoso científico y arquitecto Sir Christopher Wren tuvo las mismas preocupaciones. Su propuesta decía que las formas de las conchas de los caracoles estaban determinadas por las matemáticas de las espirales logarítmicas; en ellas un lado de una estructura crece más rápido en comparación al otro.
Ahora, Evans se percató de algo similar, y ha dado con una nueva regla de crecimiento más allá del pensamiento de Wren, basada en una nueva forma: el cono de poder. Éste se genera cuando la tasa de crecimiento de potencia radial es desigual a la tasa de crecimiento de potencia de longitud.
“Durante muchos años he buscado un patrón en el crecimiento de los dientes”, explica Evans. Él y su equipo observaron cientos de dientes y midieron cómo se ensanchan a medida que se alargan. Identificaron una fórmula matemática simple que sustenta la forma del diente.
Utilidad
La cascada de energía no solo se observa en la forma de dientes, cuernos, colmillos y espinas; el modelo también simula el crecimiento de dichas estructuras. Además, podría ser aplicado para anticipar futuros procesos evolutivos, piensa el equipo.
Estas formas pueden considerarse parte de una familia predeterminada de formas para las estructuras puntiagudas. Lo cual significa una probabilidad más alta de que evolucionen de forma independiente varias veces y serán una fuente probable de homoplasia en la evolución.
“Debido a la gran variedad de estructuras y taxones en los que se encuentra este patrón, al parecer la cascada de energía es un patrón fundamental de crecimiento en una miríada de organismos”, escriben los investigadores en su estudio.
El nuevo descubrimiento asimismo significa que podemos medir la edad de los animales simplemente conociendo la forma de sus dientes. Las reconstrucciones de la forma podrían indicar el tiempo de crecimiento necesario, así como ya lo hacemos con los anillos de los árboles.