Revelando la fórmula matemática de la naturaleza para la supervivencia

Artículo publicado el 14 de mayo de 2012 en NSF

Un equipo de físicos matemáticos encuentra patrones geométricos que vinculan la estructura y función en las hojas.

El sistema vascular de una hoja proporciona su estructura y transporta los nutrientes. Cuando iluminas la estructura vascular con algo de tintura fluorescente y la observas usando fotografía time-lapse, empiezan a surgir los detalles que revelan la fórmula matemática de la naturaleza para la supervivencia.

Hojas © by @Frayle

Cuando se trata de optimizar forma y función, es difícil superar a la Madre Naturaleza.

“Si empiezas a mirarlas en cualquier grado de detalle, verás todas esas preciosas ordenaciones de ángulos imposibles donde las grandes venas se encuentran con las más pequeñas y lo bien que se organizan”, dice Marcelo Magnasco, físico matemático de la Universidad Rockefeller en Nueva York.

Con apoyo de la Fundación Nacional de Ciencia (NSF), Magnasco y su colega, la física Eleni Katifori, analizaron la arquitectura de las hojas encontrando un patrones geométricos que vinculan estructura y función biológica.

Estudian un patrón vascular específico de lazos dentro de lazos que se encuentra en muchas hojas cuando se baja a nivel microscópico. Es un patrón que puede neutralizar el efecto de una herida en la hoja, como un agujero en su vena principal. Los nutrientes sortean el agujero y la hoja queda completamente intacta.

“Algo que tiene un bonito aspecto, lo tiene por alguna buena razón. Tiene una función elegante y perfectamente definida. Podemos escanear las hojas en una resolución extremadamente alta y reconstruir cada trozo, quién se comunica con quién, quién está conectado con quién, etcétera.”, explica Magnasco.

Magnasco y Katifori diseccionaron digitalmente los patrones, nivel a nivel. “Fue muy difícil lograr una forma única de enumerar realmente cómo están ordenados. Luego llegamos a la idea de que lo que deberíamos hacer es empezar desde el nivel más bajo, contando todos los lacitos individuales”, recuerda Magnasco.

“Esta investigación es una colaboración interdisciplinar única en la que se usa la física para abordar problemas biológicos, y creemos que las ciencias físicas y matemáticas desarrollarán un papel clave en la investigación biomédica en este siglo”, dice Krastan Blagoev, director del programa Physics of Living Systems del Consejo de Ciencias Matemáticas y Físicas de NSF, que patrocinó la investigación.

Magnasco dice que esta investigación es un gran avance en la comprensión de otros sistemas que se ramifican y vuelven a unir, incluyendo desde sistemas fluviales a redes neuronales y puede que incluso tumores malignos. “Cuando un tumor se convierte en maligno se vasculariza, por lo que comprender todo esto es extremadamente importante para la comprensión de cómo funcionan estos aspectos”, apunta Magnasco.

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Fecha Original: 14 de mayo de 2012
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