Artículos sobre ciencia y tecnología de Mauricio-José Schwarz publicados originalmente en El Correo y otros diarios del Grupo Vocento

febrero 21, 2015

Simetrías y seres vivos

Simetría Impresionante de un lirio del Parque Portugal (Lagoa do Taquaral).Campinas/SP-Brasil de Giuliano Maiolini (Imagen D.P. vía Wikimedia Commons)
Uno de los aspectos más notables de los seres vivos, de nosotros mismos, es que nuestros cuerpos son simétricos de distintas maneras, al menos en el exterior.

La simetría es la cualidad de un objeto de ser igual después de una transformación. Aunque quizá esa definición matemática merece aclaración. Por ejemplo, si reflejamos con un espejo la mitad derecha de un mamífero, veremos que es casi idéntica que su mitad izquierda. Es una simetría de reflexión o bilateral, que podemos ver con mucha claridad en nuestras manos: la derecha es como el reflejo en un espejo de la izquierda.

La simetría es una solución que con frecuencia aparece en la naturaleza como una forma económica de adaptarse a su medio en cuanto a su aspecto externo, aunque la disposición de sus órganos internos no siempre sea igualmente ordenada: nuestros hemisferios cerebrales, por ejemplo, son simétricos, pero no así nuestro aparato digestivo o nuestro corazón. En el caso que usamos como ejemplo, la simetría bilateral es la más visible a nuestro alrededor: los mamíferos, las aves, los peces, los insectos, los reptiles, los anfibios tienen un lado derecho y un lado izquierdo. Pese a ello, no es la única forma de simetría que exhiben los seres vivos, animales y vegetales. Para entenderlo, debemos remitirnos a los inicios de la vida en nuestro planeta.

Hasta donde sabemos, la vida en nuestro planeta apareció hace unos 3.800 millones de años en la forma de seres unicelulares, que vivieron sin demasiados sobresaltos hasta hace Unos 1.000 millones de años, cuando hicieron su aparición unos organismos unicelulares distintos, llamados coanoflagelados, es decir, que para moverse usaban un flagelo o cola. Lo que los hacía distintos era que, en ocasiones, se reunían formando colonias llamadas “sphaeroecas” o “casas esféricas”. Hay evidencias que permiten suponer que estas colonias son los ancestros de los animales multicelulares que aparecerían hace 700 millones de años.

Una esfera tiene en sí varias formas de simetría. Es bilateralmente simétrica: si marcamos un eje a lo largo de su mitad, el lado derecho es el reflejo del izquierdo. Es también simétrica alrededor de un eje central, lo que se conoce como simetría radial. Y los primeros seres multicelulares asumieron, de modo esperable, una simetría radial. De hecho, a ellos y a sus descendientes se les conoce genéricamente como “radiata”, animales radiales. Los que conocemos actualmente son los celenterados, denominación que incluye a las medusas y a los pólipos.

Hace 530 millones de años ocurrió una verdadera revolución en la historia de la vida, que se conoce como la “explosión cámbrica”, por la era geológica en la que se desarrolló. La lenta evolución que había transcurrido hasta entonces se vio sacudida por el surgimiento, en un breve tiempo desde el punto de vista geológico, entre cinco y diez millones de años, de los principales linajes de la vida que conocemos actualmente multiplicando súbitamente la variedad de las formas de vida. Surgieron entonces los primeros animales con conchas (moluscos como los mejillones, los caracoles o las lapas), los que disponían de exoesqueletos (como los trilobites, ancestros por igual de gambas, cangrejos, arácnidos e insectos), los equinodermos (estrellas de mar, erizos de mar, pepinos de mar), los cordados (ancestros de todos los animales con columna vertebral: peces, aves, reptiles, anfibios y mamíferos) y los gusanos, además de que se multiplicaron las plantas y hongos.

Algunos de estos animales tienen simetría bilateral y otros radial, y sólo hay un animal, el más primitivo que sobrevive hasta nuestros días, cuyo cuerpo es totalmente asimétrico: la esponja.

Pero si la simetría radial tuvo claramente poco éxito en la evolución de los animales después de la explosión cámbrica, ello no ocurrió con las plantas y hongos, donde la simetría radial está presente de manera mucho más común. Los tallos y troncos, así como la gran mayoría de las flores y muchísimos frutos, exhiben simetría radial, mientras que la simetría bilateral está presente en las hojas, algunos frutos, en muchas semillas y en flores como las orquídeas. Incluso podemos ver simetría esférica en muchas formas de polen.

Las flores a su vez suelen tener, salvo algunas excepciones, 3, 5, 8, 13, 21, 34 o 55 pétalos. Estos números forman la llamada “serie de Fibonacci”, donde cada número es resultado de la suma de los dos anteriores (el siguiente, claro, sería 34+55=89). Esta serie de números está además estrechamente relacionada con la proporción áurea o número “phi”, 1.618... que es como “pi” un número irracional porque es infinito. Ese número está estrechamente relacionado con otras formas de la simetría como las espirales de las conchas de los caracoles o los nautilus, o las que forman las semillas en flores como el girasol. También las hojas de las plantas o las ramas de los árboles aparecen en forma de una espiral regida por la secuencia de Fibonacci.

El sistema nervioso, incluso el humano, parece haber evolucionado desarrollando una sensibilidad especial a la simetría. Los neurocientíficos y los biólogos evolutivos señalan que la mayoría de los objetos biológicamente relevantes (los seres de nuestra especie, los depredadores y las presas) son simétricos, es razonable pensar que la atención a la simetría sirva como un sistema de advertencia de lo que es importante en nuestro entorno.

Los estudiosos de la muy reciente disciplina de la neuroestética, o estudio científico de la belleza, han observado que la simetría es esencial para que muchas cosas nos parezcan hermosas. El reconocido neurocientífico Vilayanur S. Ramachandran, considera a la simetría una de las ocho características que hacen que algo nos resulte estéticamente placentero. De hecho, se ha demostrado experimentalmente que diversos animales, incluidos los humanos, prefieren a parejas con rasgos simétricos por encima de las que muestran asimetría. Y esta tendencia es innata, no aprendida.

Quizá lo más asombroso es que la simetría del mundo vivo parece reflejar la que encontramos en el universo físico, de moléculas a cristales hasta las majestuosas espirales de las galaxias. El misterio que queda por resolver es si ambas están interconectadas de alguna forma.

Nuestra percepción

Hay otras formas de simetría que podemos ver en la naturaleza, como la de papel tapiz, donde un patrón se repite una y otra vez, tal como vemos en un panal de abejas o en la piel de algunas serpientes, o . Pero probablemente la más compleja es la simetría fractal, como la que podemos ver en el brécol romanescu.

Los fractales, en geometría, son formas complejas donde cada parte de un objeto tiene, en tamaños progresivamente más pequeños, el mismo patrón geométrico que se va repitiendo, teóricamente hasta el infinito.