El bajo costo (energético) de ser primate

Muchos mamíferos llevan una vida muy acelerada. Los conejos son un ejemplo típico: maduran sexualmente en más o menos seis meses y se reproducen unas cuatro veces al año. Tras una gestación de un mes, cada camada produce entre cinco y ocho gazapos que pronto empiezan a corretear por todas partes, con una esperanza de vida de siete a ocho años, cuando mucho.

mandril

Mandril. Foto de Steve Wilson (Flickr Creative Commons).

En contraste, la generalidad de los primates llevamos una vida mucho más pausada. Tardamos años en madurar sexualmente, la gestación de nuestros críos dura varios meses y pocas veces producimos más de uno o dos por embarazo. Nuestra esperanza de vida se mide en decenios, y el envejecimiento, por lo común, llega poco a poco. Como dicen en Italia, piano piano va lontano.

Pero eso no es todo. Ahora resulta que, desde el punto de vista del consumo diario de energía, los primates salimos alrededor de 50 % más baratos que otros mamíferos placentados de tamaño equivalente, es decir, gastamos solamente la mitad de las calorías por día. Así lo indica un estudio dado a conocer el pasado 13 de enero en la revista Proceedings of the National Academy of Sciences. Los autores consideran que los resultados de su estudio dan sustento a la idea de que la longevidad de los humanos y otros primates, así como nuestro ritmo reproductivo más pausado y nuestro envejecimiento menos rápido, probablemente se expliquen por un metabolismo más lento.

A mitad de precio

El doctor Herman Pontzer, profesor de antropología del Hunters College de Nueva York, y un grupo de investigadores de varias universidades de los Estados Unidos y Europa examinaron 17 especies de primates en zoológicos, en santuarios y en condiciones naturales. Para nuestra especie incluyeron tanto a personas occidentales comunes y corrientes como a una comunidad de cazadores y recolectores, la comunidad africana Hadza. Por medio de una técnica que permite medir con gran precisión la producción diaria de dióxido de carbono, determinaron el número de kilocalorías quemadas por cada primate en un lapso de diez días.

“Los humanos, los chimpancés, los mandriles y otros primates gastamos solamente la mitad de las calorías que serían de esperarse para un mamífero de la misma talla”, explica Pontzer. “Para ponerlo en perspectiva: un ser humano, aun si lleva una vida físicamente muy activa, tendría que correr un maratón diario para acercarse al gasto promedio diario de energía de un mamífero de su tamaño”. Los chimpancés estudiados tendrían que añadir unos 48 kilómetros a sus recorridos diarios —más de diez veces lo que viaja en promedio un chimpancé silvestre por día— para gastar tantas calorías como otros mamíferos de talla equivalente.

Bleskina en Singapur

Sólo los atletas de alto rendimiento en períodos de entrenamiento o competición gastan tantas calorías por día como los mamíferos no primates de talla equivalente. En la foto, Ekaterina Bleskina, de Rusia, celebra su victoria en la carrera femenil de 100 metros con vallas en los Juegos Olímpicos Juveniles de 2010, celebrados en Singapur. Foto oficial obtenida vía Flickr Creative Commons.

¿Qué ocurre en el caso de los atletas de alto rendimiento? “En períodos de entrenamiento y competición intensos, el gasto diario de energía de un atleta es superior al de quien no lo es. Pero aun el extremo gasto energético diario de un atleta humano no es la gran cosa si lo comparamos con el de otros mamíferos”, me respondió Pontzer cuando se lo pregunté por correo electrónico. “Por ejemplo, los atletas de alto rendimiento en entrenamiento gastan entre 4,700 y 6,000 kilocalorías por día. Parece muchísimo, pero una gacela saltarina de 43 kg quema 5,800 kcal por día durante su vida cotidiana normal. Así que, aun en los casos más extremos, los humanos apenas nos acercamos a los niveles normales de gasto energético cotidiano de la generalidad de los mamíferos placentados”, subrayó.

Asimismo, la medición del gasto energético total diario entre poblaciones en cautiverio y las que viven en condiciones naturales no indica que las primeras gasten menos calorías, al menos en las muestras estudiadas. Esto sugiere que la actividad física tiene menos efecto en el consumo energético diario de lo que se creía antes. En vez de bajos niveles de actividad física, la magnitud de la diferencia entre el gasto energético diario de los primates y el de otros mamíferos placentados “sugiere una reducción sistémica en el metabolismo celular”, dice el estudio. La observación abarca a los dos grupos humanos que se estudiaron.

Tamaño económico

Por supuesto, aparte de los primates, hay otros mamíferos placentados de notable longevidad, como los elefantes. Le pregunté a Pontzer qué ocurre en ese caso. “Hay una relación bien conocida entre el gasto energético y el tamaño del cuerpo, la ley de Kleiber”, respondió el investigador. “El gasto energético diario aumenta con la masa 0.75. Dado que el exponente, 0.75, es menor que 1.0, esta relación nos dice que el gasto energético diario por gramo de tejido es menor en animales más grandes. Esta relación entre masa corporal y gasto de energía se ve tanto en primates como en mamíferos no primates, pero en el caso de los primates la relación se ha ido por debajo de la relación que se ve en la generalidad de los mamíferos”.

Elephant

Elefante africano. Foto de Valerie (ucumari) (Flickr Creative Commons).

“Un ritmo más lento de consumo de energía por gramo de masa corporal quiere decir también que cada célula del animal más grande quema menos energía que la célula del animal pequeño”, añadió Pontzer. “Esto es parte de las razones por las que los animales grandes viven más tiempo que los pequeños. De modo semejante, la extrema reducción del gasto energético que se observa entre los primates explica el drástico aumento de la duración de su vida”.

Tal indica el estudio que vengo comentando. “El ritmo al que los organismos crecen, se reproducen y envejecen debe reflejar a fin de cuentas su gasto energético fisiológico; el desarrollo de tejido nuevo (sea propio o de la progenie) y el mantenimiento y reparación del organismo, todo requiere de una inversión metabólica”, se lee en el artículo. “Los ritmos metabólicos marcadamente bajos de los primates explican sus ritmos característicamente lentos de crecimiento, reproducción y envejecimiento”.

Referencia:
Pontzer, H., et al. (2014). Primate energy expenditure and life history. Proceedings of the National Academy of Sciences. http://www.pnas.org/cgi/doi/10.1073/pnas.1316940111

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El mapa perfecto

Globo

Globo terráqueo. Foto de Beatrice Murch (Flickr Creative Commons).

—Te quedó muy bien tu mapa.
—A mí no me gusta, maestra.
—¿Por qué?
—Es que yo quisiera poner más detalles. Me gustaría dibujar aquí todos los techos de las casas y acá poner todos los diferentes tipos de árboles y rocas. Además, el riachuelo me quedó como hilito y lo quiero hacer más real.
—Está bien, quizá puedas añadir algo de eso, pero date cuenta de que nunca es posible incluir en un mapa todos los detalles. En un mapa solamente podemos incluir ciertas cosas, las más importantes o de mayor interés para el que va a usarlo; otras cosas las tenemos que omitir porque no caben en el dibujo y lo harían muy confuso.
—Entonces, para poder meter todos los detalles ¿tendría que dibujar un mapa muy grande?
—Bueno, es cierto que dependiendo de la escala del mapa se pueden incluir más o menos detalles, pero ni siquiera en un mapa muy grande podemos incluirlo todo. El mapa es solamente un modelo; abarca aquellos aspectos que nos interesa mostrar, pero para ser útil tiene que prescindir de otros. ¿No has oído decir que el mapa no es el territorio?
—No, maestra, no lo había oído.
—Lo que eso quiere decir es que ningún mapa puede ser idéntico al territorio que representa. Ningún modelo es idéntico a la cosa o el fenómeno que representa. No hay mapa perfecto.

Antártida

El continente de la Antártida en 1957. El mapa, dibujado por R.M. Chapin, muestra las estaciones de investigación científica que había en ese entonces y las exploraciones planeadas para el año. Obviamente, mucho de eso ha cambiado. El mapa se publicó originalmente el 31 de diciembre de 1956 en la revista Time. Imagen obtenida de Flickr Creative Commons. Para ver los detalles del mapa, hagan clic en la imagen.

—¿De veras? ¿No habrá manera de hacer un mapa de veras perfecto, muy grande, con multitud de colores, en tercera dimensión? Con la tecnología moderna, podemos hacer mapas animados y poner detalles que, aunque se vean pequeñitos, se puedan ampliar muchísimo.
—De acuerdo, pero sólo hasta cierto punto. Yo he localizado mi casa en Google Maps, pero se trata tan sólo de una imagen tomada en cierto momento desde un satélite artificial. ¿Qué pasaría si mi casa se quema?
—Se tendría que tomar otra imagen, supongo.
—Así es. Además, piensa en esto. En un mapa puedes representar un río. Quizá con la tecnología actual puedas hacer un mapa animado en el que se vea correr el río y, teniendo en cuenta lo que saben los geólogos sobre la erosión fluvial, quizá puedas hacer un modelo de los cambios que irán sufriendo con el tiempo las riberas del río. Quizá puedas añadir la posible acumulación de materiales que se produzca en la desembocadura del río por efecto de la interacción entre la corriente y las mareas. Pero no creas que es tan fácil: esta interacción puede resultar muy compleja y quizá no haya certeza suficiente sobre sus resultados.

Nasa: estuarios de Madagascar

Estuarios del norte de Madagascar fotografiados desde el espacio. Foto de la NASA.

—Algo así me gustaría, pero explíqueme eso de que no hay certeza suficiente.
—Pues mira. Como te digo, la interacción entre la corriente del río y las mareas es un sistema muy complejo y no siempre es posible predecir su comportamiento. La complejidad es enemiga de la predictibilidad. Además, en las orillas del río crecen árboles y otras plantas. Muchas de ellas cambian con cada estación y aun las que parecen más permanentes, como los árboles, van cambiando, echando raíces más profundas y también envejeciendo y muriendo. Sus cambios modifican poco a poco el cauce del río, aunque sea de manera imperceptible. Además, el propio río se cambia a sí mismo al erosionar el terreno. Puede, por ejemplo, eliminar una gran zona de material suave y crear así un remanso.
—Entonces, nos tendremos que conformar siempre con un mapa casi perfecto.
—Casi perfecto es otra manera de decir imperfecto. Todo mapa, como todo modelo, es imperfecto; sólo lo usamos mientras nos sirva para dar y recibir información útil sobre aquello que queremos representar. En la ciencia, los modelos son siempre imperfectos y a veces un modelo se vuelve tan insuficiente o inútil que lo tenemos que modificar profundamente o de plano desecharlo.
—¿Por qué ocurre eso? ¿Es por los cambios de la naturaleza?
—Puede ocurrir de varias maneras. Efectivamente, a veces se trata de cambios como los que he mencionado. A veces los cambios son mucho más drásticos y repentinos, por la acción de fuerzas que no entraban originalmente en el modelo. Imagínate que decidimos construir una presa para aprovechar el caudal del río para la agricultura o para la generación de electricidad. Es una decisión que el modelo mismo no puede prever y que cambiaría radicalmente la forma del río, su cauce y su comportamiento. No hay modo de incluir esa posibilidad en el mapa; se tiene que hacer otro mapa enteramente nuevo una vez que se ejecute la decisión y se manifiesten sus efectos, los cuales no es posible calcular por completo de antemano.

Metro de Moscú.

Guía del metro de Moscú. Como los mapas de los metros de otras ciudades del mundo, éste muestra las líneas, las estaciones y las interconexiones y las estaciones, sin importar las distancias reales, las curvas de la vía u otros detalles de poca importancia para el usuario. Es un modelo útil del sistema. Imagen divulgada por Michael Kvrivishvili en Flickr Creative Commons. Si quieren ver los detalles, hagan clic en la imagen para verla ampliada.

—Si las cosas cambian, necesitamos hacer nuevos modelos. Lo entiendo. El mundo cambia y los mapas tienen que cambiar.
—No solamente si las cosas cambian. También creamos nuevos modelos cuando nuestro conocimiento de las cosas cambia y nos damos cuenta de que otro modelo las explicaría mejor.
—¿De veras?
—Claro. ¿Te acuerdas de Tycho, Copérnico y Kepler?
—Más o menos.
—Para que te acuerdes bien. Hace unos siglos, cuando se acumularon las incogruencias entre las observaciones astronómicas y el modelo geocéntrico del Sistema Solar, se intentó crear un nuevo modelo. Se propusieron varias ideas. Tycho hizo un modelo mixto, en el que unos planetas giraban en torno al Sol pero éste se movía en torno a la Tierra. Copérnico hizo un modelo en que todos los planetas giran alrededor del Sol, pero resultaba muy complicado porque Copérnico pensaba que las órbitas de los planetas son circulares y tuvo que añadir movimientos extra para que las posiciones de los planetas en su modelo coincidieran con las observaciones. Kepler, por su parte, encontró un modelo mucho más satisfactorio, en el que las órbitas de los planetas son elípticas.
—Ah, pero entonces, por lo que usted misma dice, siempre es posible hacer un mapa o un modelo mejor. Pues eso es lo que me gustaría: hacer un día un mapa perfecto o casi perfecto.
—Me parece estupendo. Si un día te dedicas a la ciencia, intenta siempre eso: formular un modelo que explique mejor las cosas, más satisfactorio que los anteriores, un modelo casi perfecto.