Un descubrimiento que corrige la “Ley de Kleiber” –conocida como “Ley de Fuego de la Vida”-, y que tiene que ver con el gasto energético y el metabolismo que tienen los seres vivos, podría remecer las bases de la biología.
Este trabajo, inspirado en el estudio de los planetas y del Universo descrito por Newton, apareció publicado en la prestigiosa revista científica Theoretical Ecology, y sugiere que muchas otras leyes en ecología y biología podrían ser corregidas.
Tras años de investigación el astrofísico experto en simulaciones de choques de agujeros negros y fusiones de galaxias, Andrés Escala, logró darle un giro a la teoría del “Fuego de la vida”, una de las leyes del universo, cambiando así un paradigma de las ciencias de la naturaleza.
“Fueron dos años de investigación y uno de lucha para que me lo publicasen, pero valió la pena”, afirmó el académico y director del Departamento de Astronomía de la Facultad de Ciencias Físicas y Matemáticas (FCFM) de la Universidad de Chile, quien presentó su descubrimiento esta semana en la Casa Central.
“Escala se inspiró en el estudio de los planetas y del universo descrito por Newton, para poder crear una ley universal para todos los organismos sobre la faz de la tierra”, explicó Bruno Grossi, doctor en Ecología y Biología Evolutiva, y también académico de la FCFM, quien tuvo acceso a la investigación.
Para entender el trabajo del científico es necesario remontarse al año 1932 cuando el químico y biólogo suizo Max Kleiber logró algo inédito para la época: la predicción del gasto energético basal de algunas especies.
El metabolismo basal es el gasto energético mínimo que requieren los organismos para mantenerse vivos, y este gasto se mide en Watts.
Para lograr lo anterior Kleiber experimentó con diferentes especies de animales que introdujo en cámaras donde midió su respiración y donde llegó a una conclusión fundamental, el metabolismo de un animal —su respiración, circulación sanguínea y digestión, entre otros procesos— se podía predecir calculando su peso corporal elevado a la 0,75 potencia, a esto se le conoció como la Ley de Kleiber.
En el año 1961 el científico suizo publicó el libro “El Fuego de la Vida”, metáfora en que le dio el carácter de universal a la “Ley de Kleiber” incluyendo en ella a todas las especies de la Tierra.
“Ese fue exactamente el problema, ya que los datos posteriores se mostraron sistemáticamente contrarios a la universalidad de dicha ley, que además por sus propiedades matemáticas no puede ser universal”, advirtió Escala.
Estas variables deben tener una propiedad clave: la homología dimensional, es decir, la ecuación que las describe debe tener las mismas unidades al lado derecho que al izquierdo.
La escala entonces propone una corrección a la Ley de Kleiber, que hace que dicha propiedad sí se cumpla haciéndola capaz de describir una gran cantidad de fenómenos que incluso van más allá de la misma ley, por ejemplo: el cambio del consumo energético de los organismos al ejercitarse.
“Se podría pensar que el intento de predecir la cantidad de energía que consume cualquier organismo durante un periodo de tiempo mientras descansa, podría depender de casi infinitas variables. Y aun cuando en esencia eso es verdad, es sorprendente lo certera de las suposiciones que podemos hacer utilizando sólo el tamaño del animal”, explicó Grossi, quien es además experto en Alometría.
Añadió que “lo interesante, es que hasta ahora, dicha relación extremadamente consistente se basa en datos empíricos y requiere de tantas constantes de proporcionalidad como variables y especies en estudio”.
Por ello su trabajo es considerado esperanzador, ya que sugiere que muchas otras leyes en biología y ecología podrían ser corregidas eliminando las excepciones y proveyéndoles de exactitud, que hasta el día de hoy carecen.
A partir de este descubrimiento el astrofísico fue capaz de explicar otras relaciones, incluyendo algunas de Ecología: una de ellas es la energía total consumida por un ser vivo a lo largo de su vida, para lo cual es necesario que todos los organismos tengan aproximadamente la misma cantidad de latidos a lo largo de su existencia, lo que es sabido en el caso de los mamíferos, no obstante Escala va más allá e incluye – gracias a su ecuación- a otros animales tales como aves y peces.
También demuestra que la cantidad de latidos cardiacos de un organismo vivo es aproximadamente constante, más allá de los mamíferos que era hasta donde había evidencia.
“Gracias a Andrés Escala nos enfrentamos a un intento unificador de las leyes metabólicas para todo el espectro de la vida que requiere un significativo menor número de constantes y lo más bello de todo, utilizando elegantemente como analogía la ley de gravitación universal de Newton para desarrollar su hipótesis”, aseguró Grossi.
Para el científico el siguiente paso está en “relacionar la universalidad en el número de latidos al origen de la muerte natural debido al daño irreparable de células vitales, debido al consumo de oxígeno y sus productos como los radicales libres”.
Recalcó que seguir esta línea investigación es el camino más atrayente para él, “en términos de la metodología, tratar de reformular relaciones de otras áreas que padecen de el mismo problema matemático”.
“En estos momentos, estoy estudiando relaciones en problemas de transporte en ciudades” concluyó Escala.
Este trabajo, inspirado en el estudio de los planetas y del Universo descrito por Newton, apareció publicado en la prestigiosa revista científica Theoretical Ecology, y sugiere que muchas otras leyes en ecología y biología podrían ser corregidas.
Tras años de investigación el astrofísico experto en simulaciones de choques de agujeros negros y fusiones de galaxias, Andrés Escala, logró darle un giro a la teoría del “Fuego de la vida”, una de las leyes del universo, cambiando así un paradigma de las ciencias de la naturaleza.
“Fueron dos años de investigación y uno de lucha para que me lo publicasen, pero valió la pena”, afirmó el académico y director del Departamento de Astronomía de la Facultad de Ciencias Físicas y Matemáticas (FCFM) de la Universidad de Chile, quien presentó su descubrimiento esta semana en la Casa Central.
“Escala se inspiró en el estudio de los planetas y del universo descrito por Newton, para poder crear una ley universal para todos los organismos sobre la faz de la tierra”, explicó Bruno Grossi, doctor en Ecología y Biología Evolutiva, y también académico de la FCFM, quien tuvo acceso a la investigación.
MALA FORMULACIÓN MATEMÁTICA
“Una ley es algo que la naturaleza hace sistemáticamente, sin excepciones por lo menos así lo entienden las matemáticas y la física”, comenzó explicando el profesor Escala, quien es también Ph.D en Astrofísica de la Universidad Yale.Para entender el trabajo del científico es necesario remontarse al año 1932 cuando el químico y biólogo suizo Max Kleiber logró algo inédito para la época: la predicción del gasto energético basal de algunas especies.
El metabolismo basal es el gasto energético mínimo que requieren los organismos para mantenerse vivos, y este gasto se mide en Watts.
Para lograr lo anterior Kleiber experimentó con diferentes especies de animales que introdujo en cámaras donde midió su respiración y donde llegó a una conclusión fundamental, el metabolismo de un animal —su respiración, circulación sanguínea y digestión, entre otros procesos— se podía predecir calculando su peso corporal elevado a la 0,75 potencia, a esto se le conoció como la Ley de Kleiber.
En el año 1961 el científico suizo publicó el libro “El Fuego de la Vida”, metáfora en que le dio el carácter de universal a la “Ley de Kleiber” incluyendo en ella a todas las especies de la Tierra.
“Ese fue exactamente el problema, ya que los datos posteriores se mostraron sistemáticamente contrarios a la universalidad de dicha ley, que además por sus propiedades matemáticas no puede ser universal”, advirtió Escala.
LA CORRECCIÓN CHILENA
La Ley de Kleiber pertenece a una sub área de la biología conocida como Alometría, la que se dedica a relacionar variables fisiológicas con el tamaño de dicho organismo. “Los animales más pequeños consumen más energía por gramo que un animal grande, esto es lo que nos dice la ley de Kleiber”, detalló el astrónomo.Estas variables deben tener una propiedad clave: la homología dimensional, es decir, la ecuación que las describe debe tener las mismas unidades al lado derecho que al izquierdo.
La escala entonces propone una corrección a la Ley de Kleiber, que hace que dicha propiedad sí se cumpla haciéndola capaz de describir una gran cantidad de fenómenos que incluso van más allá de la misma ley, por ejemplo: el cambio del consumo energético de los organismos al ejercitarse.
“Se podría pensar que el intento de predecir la cantidad de energía que consume cualquier organismo durante un periodo de tiempo mientras descansa, podría depender de casi infinitas variables. Y aun cuando en esencia eso es verdad, es sorprendente lo certera de las suposiciones que podemos hacer utilizando sólo el tamaño del animal”, explicó Grossi, quien es además experto en Alometría.
Añadió que “lo interesante, es que hasta ahora, dicha relación extremadamente consistente se basa en datos empíricos y requiere de tantas constantes de proporcionalidad como variables y especies en estudio”.
RESULTADO ESPERANZADOR
Tras llegar a su resultado, el profesor Escala logró demostrar que las excepciones a la Ley de Kleiber eran debido a su mala formulación matemática y no a la complejidad del problema.Por ello su trabajo es considerado esperanzador, ya que sugiere que muchas otras leyes en biología y ecología podrían ser corregidas eliminando las excepciones y proveyéndoles de exactitud, que hasta el día de hoy carecen.
A partir de este descubrimiento el astrofísico fue capaz de explicar otras relaciones, incluyendo algunas de Ecología: una de ellas es la energía total consumida por un ser vivo a lo largo de su vida, para lo cual es necesario que todos los organismos tengan aproximadamente la misma cantidad de latidos a lo largo de su existencia, lo que es sabido en el caso de los mamíferos, no obstante Escala va más allá e incluye – gracias a su ecuación- a otros animales tales como aves y peces.
También demuestra que la cantidad de latidos cardiacos de un organismo vivo es aproximadamente constante, más allá de los mamíferos que era hasta donde había evidencia.
“Gracias a Andrés Escala nos enfrentamos a un intento unificador de las leyes metabólicas para todo el espectro de la vida que requiere un significativo menor número de constantes y lo más bello de todo, utilizando elegantemente como analogía la ley de gravitación universal de Newton para desarrollar su hipótesis”, aseguró Grossi.
Para el científico el siguiente paso está en “relacionar la universalidad en el número de latidos al origen de la muerte natural debido al daño irreparable de células vitales, debido al consumo de oxígeno y sus productos como los radicales libres”.
Recalcó que seguir esta línea investigación es el camino más atrayente para él, “en términos de la metodología, tratar de reformular relaciones de otras áreas que padecen de el mismo problema matemático”.
“En estos momentos, estoy estudiando relaciones en problemas de transporte en ciudades” concluyó Escala.
