{"id":1780,"date":"2009-03-17T10:07:30","date_gmt":"2009-03-17T09:07:30","guid":{"rendered":"http:\/\/www.emiliosilveravazquez.com\/blog\/?p=1780"},"modified":"2009-03-17T10:07:30","modified_gmt":"2009-03-17T09:07:30","slug":"final-de-los-misterios-de-la-tierra","status":"publish","type":"post","link":"http:\/\/www.emiliosilveravazquez.com\/blog\/2009\/03\/17\/final-de-los-misterios-de-la-tierra\/","title":{"rendered":"Final de “Los Misterios de la Tierra”"},"content":{"rendered":"

El metabolismo heter\u00f3trofo<\/strong><\/p>\n

Los seres aut\u00f3trofos siguen dos v\u00edas diferentes para transformar la biomasa que ingieren en los compuestos complejos de los que se componen sus tejidos. Esta transformaci\u00f3n puede ser mediante fermentaci\u00f3n anaer\u00f3bica o a trav\u00e9s de respiraci\u00f3n aer\u00f3bica. La primera v\u00eda se restringe a las c\u00e9lulas procariotas simples, como las fermentadoras, las bacterias metanog\u00e9nicas y los hongos Ascomycota responsables de la fermentaci\u00f3n del etanol (alcohol et\u00edlico). La segunda v\u00eda se hizo posible a partir del momento en que la cantidad de ox\u00edgeno atmosf\u00e9rico, generado por los vegetales, alcanz\u00f3 un nivel suficientemente alto como para que algunos seres procariotes pudieran utilizar la respiraci\u00f3n aer\u00f3bica para generar trifosfato de adenosina m\u00e1s eficientemente que por fermentaci\u00f3n. Desde un punto de vista energ\u00e9tico, la oxidaci\u00f3n es claramente ventajosa. As\u00ed, por cada mol de glucosa se liberan 197 KJ por fermentaci\u00f3n en \u00e1cido l\u00e1ctico, 232 KJ por fermentaci\u00f3n alcoh\u00f3lica y 2\u201987 MJ por la oxidaci\u00f3n completa, lo que representa para esta \u00faltima una ganancia que est\u00e1 comprendida entre 12 y 14 veces.<\/p>\n

Los nutrientes necesarios para el metabolismo de tipo heter\u00f3trofo proceden de la digesti\u00f3n de los tejidos vegetales o de otros heter\u00f3trofos. En el metabolismo heter\u00f3trofo hay notables regularidades org\u00e1nicas. Entre ellas destaca claramente el hecho de que al representar en un gr\u00e1fico logar\u00edtmico la tasa metab\u00f3lica basal (TMB), \u2013 metabolismo m\u00ednimo cuando el animal se encuentra en reposo absoluto \u2013 frente al peso, los resultados relativos a los animales comprendidos entre el rat\u00f3n y el elefante se dispongan a lo largo de una l\u00ednea recta.<\/p>\n

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\"metabolismo_basal_kleiber\"<\/a><\/p>\n

Representaci\u00f3n de Kleiber del metabolismo basal de los mam\u00edferos desde el rat\u00f3n al elefante.<\/p>\n

Esta dependencia lineal en un gr\u00e1fico logar\u00edtmico fue descubierta por Kleiber en 1.932, y muestra que, si representamos las TMB en vatios y el peso, p<\/em>, en kilogramos, la dependencia funcional entre ambas magnitudes es 3\u201952 p0\u201974<\/sup>. Si en vez del peso, se representa la TMB frente a la superficie corporal de los animales, el exponente de Kleiber es 0\u201967, que es el valor que se hab\u00eda supuesto anteriormente. Las medidas posteriores de la TMB en cientos de especies han confirmado la primera dependencia funcional que ha sido redondeada en 1.961 por el propio Kleiber, en 3\u20194 p0\u201975<\/sup> (en W).<\/p>\n

Aunque a\u00fan no se ha encontrado una explicaci\u00f3n definitiva de la raz\u00f3n de esta ley de potencia con exponente \u00be, el an\u00e1lisis de los requerimientos mec\u00e1nicos de los cuerpos animales dan una buena pista. Con criterios el\u00e1sticos se deduce que el cubo de la longitud cr\u00edtica de rotura de los huesos var\u00eda linealmente con el cuadrado del di\u00e1metro (d<\/em>) de la secci\u00f3n de los mismos, que a su vez, es proporcional a p3\/8<\/sup><\/em>. La potencia muscular es proporcional al \u00e1rea de su secci\u00f3n transversal (esto es, proporcional a d2<\/sup><\/em>), y por tanto, la forma funcional de la potencia m\u00e1xima se expresa como (p3\/8<\/sup>)2<\/sup><\/em>, o lo que es lo mismo, p0\u201975<\/sup><\/em>.<\/p>\n

Una explicaci\u00f3n a\u00fan m\u00e1s fundamental se basa en la geometr\u00eda y en la f\u00edsica de la red vascular necesaria para distribuir los nutrientes y eliminar los materiales de desecho del cuerpo de los animales. Estas redes que llenan el espacio, son fractales que determinan las propiedades estructurales y funcionales de los sistemas cardiovasculares y respiratorios, y de sus propiedades se deduce que el metabolismo total de los organismos escala con su masa elevada a la potencia \u00be.<\/p>\n

El exponente de Kleiber tiene una consecuencia importante para los organismos con TMB espec\u00edfica (la TMB dividida por el peso corporal) decrecientes. Esta relaci\u00f3n limita el tama\u00f1o m\u00ednimo de los animales homeotermos y facilita que las grandes criaturas puedan sobrevivir en condiciones ambientales adversas. La ingesta diaria de n\u00e9ctar de un peque\u00f1o colibr\u00ed es equivalente a la mitad del peso de su cuerpo (para los seres humanos, la comida diaria representa alrededor del 3% del peso corporal), y los animales de sangre caliente, de tama\u00f1o menor que un colibr\u00ed, tendr\u00edan que estar comiendo continuamente para poder compensar las r\u00e1pidas p\u00e9rdidas de calor.<\/p>\n

En el otro extremo, los grandes mam\u00edferos pueden pasar varios d\u00edas sin alimentarse, recurriendo a las reservas de grasa acumuladas para mantener su bajo metabolismo durante periodos de hibernaci\u00f3n relativamente largos.<\/p>\n

Los casos de separaci\u00f3n de la tendencia general ilustran varios modos de adaptaci\u00f3n al medio. Para regular t\u00e9rmicamente su cuerpo en agua fr\u00eda, la TMB de las focas y las ballenas es el doble de las de otros animales de su tama\u00f1o. Los mam\u00edferos del desierto, con sus bajas TMB, se han adaptado a los periodos de carencia de alimentos y a la escasez recurrente o cr\u00f3nica de agua.<\/p>\n

Naturalmente, la TMB representa s\u00f3lo una parte de las necesidades energ\u00e9ticas. La digesti\u00f3n eleva las tasas metab\u00f3licas de todos los animales y la reproducci\u00f3n requiere aumentos peri\u00f3dicos de energ\u00eda (como tambi\u00e9n ocurre con el cambio de plumaje o pelaje en los p\u00e1jaros y mam\u00edferos). La b\u00fasqueda de comida es una actividad ineludible para todos los animales que no est\u00e9n hibernando. Simplemente por estar de pie, la tasa metab\u00f3lica en los p\u00e1jaros es un 15 por ciento superior a la tasa de reposo; y en los mam\u00edferos, exceptuando al caballo, esta diferencia llega al 30 por ciento. El l\u00edmite metab\u00f3lico, m\u00faltiplo de la TMB durante el m\u00e1ximo esfuerzo, es mucho mayor durante la carrera, nataci\u00f3n o el vuelo.<\/p>\n

Tendr\u00eda que mencionar ahora la reproducci\u00f3n y sus distintas formas, que var\u00edan de modo continuo entre los casos extremos de la cr\u00eda generalizada generada de golpe y los nacimientos espaciados de un \u00fanico neonato. El primer caso maximiza la producci\u00f3n de individuos que maduran con rapidez, y estas especies son m\u00e1s oportunistas. La mayor\u00eda de las bacterias, as\u00ed como muchas especies de insectos, pertenecen a este grupo de seres que se reproducen de forma oportunista e intensa. En condiciones adecuadas llegan a invertir una parte tan importante de su metabolismo en la reproducci\u00f3n que acaban convirti\u00e9ndose en plagas indeseables. En unos pocos d\u00edas de verano, peque\u00f1os insectos como los \u00e1fidos, dedican el 80% de su metabolismo a reproducirse, en una estrategia que reduce de forma importante la vida de los progenitores y tambi\u00e9n las posibilidades de reproducci\u00f3n repetida. Los endopar\u00e1sitos, sin embargo, son una desafortunada excepci\u00f3n a esta restricci\u00f3n: la tenia, debido al f\u00e1cil suministro de energ\u00eda que recibe, se reproduce copiosamente y puede sobrevivir m\u00e1s de quince a\u00f1os.<\/p>\n

En el otro extremo del rango reproductivo est\u00e1n las especies del tipo selecci\u00f3n-k que se reproducen varias veces, espaciando los nacimientos y cada vez con cr\u00edas poco numerosas, y que maduran lentamente. El resultado de esta forma de reproducci\u00f3n es una tasa baja de crecimiento y poca capacidad de colonizaci\u00f3n, que se compensa con la mayor longevidad, competitividad, adaptabilidad y frecuentemente por un comportamiento social altamente desarrollado.<\/p>\n

Independientemente de su posici\u00f3n en el rango reproductivo, los rasgos comunes que presentan las transformaciones bioqu\u00edmicas asociadas con la producci\u00f3n de los gametos y el crecimiento de los embriones permiten estimar la eficiencia de la reproducci\u00f3n heter\u00f3trofa. El m\u00e1ximo te\u00f3rico de la eficiencia, para transformar los mon\u00f3meros procedentes de la alimentaci\u00f3n en los pol\u00edmeros de la biomasa, est\u00e1 en torno a un impresionante 96%. Ineficiencias inevitables en la digesti\u00f3n de nutrientes y en la reproducci\u00f3n de recambio de tejidos reducen algo esta eficiencia, que siempre se mantiene por encima del 70%.<\/p>\n

Los rendimientos se pueden medir f\u00e1cilmente en los seres heter\u00f3trofos unicelulares que se reproducen r\u00e1pidamente: los rendimientos m\u00e1s altos son los de las bacterias (50 \u2013 65%) y se encuentra un valor medio en las levaduras y los protozoos. No es sorprendente que los poiquilotermos sedentarios sean, entre los heter\u00f3trofos superiores, los m\u00e1s eficientes en la transformaci\u00f3n de nutrientes en zoomasa: sus tasas se aproximan frecuentemente al 70 \u2013 80%, que es la m\u00e1xima eficiencia posible.<\/p>\n

Entre los vertebrados, los homeotermos presentan tasas de crecimiento fetal mucho m\u00e1s altas que las especies poiquilotermas. Los ornit\u00f3logos han sido los primeros en estudiar la energ\u00e9tica de la reproducci\u00f3n debido a la importancia del huevo en la vida de las aves. La energ\u00eda necesaria para el crecimiento testicular en los p\u00e1jaros, durante el periodo de r\u00e1pido desarrollo de las g\u00f3nadas, est\u00e1 comprendido entre el 0\u20194 y el 2 por ciento del metabolismo basal. El crecimiento de las g\u00f3nadas femeninas generalmente requiere aportes energ\u00e9ticos tres veces mayores que las masculinas pero, en cualquier caso, es una cantidad peque\u00f1a comparada con el coste energ\u00e9tico de la producci\u00f3n e incubaci\u00f3n de un huevo.<\/p>\n

La cadena alimenticia, los herb\u00edvoros, los carn\u00edvoros, peces, nataci\u00f3n, carreras y saltos, el vuelo, y tantos y tantos conceptos implicados me aconsejan reducir el presente trabajo que, en realidad, s\u00f3lo quer\u00eda limitarse a facilitar algunos conocimientos del planeta y que, por mi cuenta y riesgo, he unido a los seres que lo pueblan y c\u00f3mo se mantienen y est\u00e1n relacionados. Pero no es eso lo que pretend\u00eda al empezar, as\u00ed que, volvamos al tema principal de la libreta: la f\u00edsica.<\/p>\n

emilio silvera<\/em><\/p>\n

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