Cariño, ¿realmente podemos encoger o hacer estallar a los niños? » ABC de la ciencia

Incluso si creáramos un hipotético rayo reductor, sería difícil mantener vivo al animal en cuestión, ya que reducir el tamaño de un animal cambiaría su número de células, lo que alteraría su metabolismo.

¿Alguna vez has visto la clásica película familiar de ciencia ficción Cariño, encogí a los niños?. ¡La película gira en torno a un experimento cómico de cambio de tamaño que pone patas arriba la vida de una familia! Una máquina de pistola de rayos se activa accidentalmente, reduciendo a los niños de la casa a humanos del tamaño de un bocado que emprenden una aventura épica. Por el contrario, la secuela de esta película presenta a un niño pequeño que está fuera de proporción… literalmente.

¿Alguna vez te has preguntado qué pasaría si pudiéramos cambiar nuestros tamaños a extremadamente pequeños o enormemente grandes? ¿Por qué no tenemos pequeños elefantes del tamaño de un ratón o ratones del tamaño de un elefante? Si lo hiciéramos, ¿qué podría pasar?

Imaginemos lo que podría pasar…

Sujeto de prueba 1: un elefante

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Sujeto 1- Elefante (Crédito de la foto: mahmod 5cy/Shutterstock)

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Experimento: Animal sujeto a pistola de rayos y encogido a 1 cm de largo,

Resultado: el pequeño elefante se tambalea y luego cae muerto. La temperatura corporal es extremadamente baja; el sujeto murió congelado.

Sujeto de prueba 2: un roedor

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Sujeto 2- Ratón común (Crédito de la foto: dwi putra stock/Shutterstock)

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Experimento: Animal sujeto a pistola de rayos y volado hasta 13 pies de altura.

Resultado: nuestro enorme ratón ocupa todo el espacio pero se estremece incontrolablemente y luego explota en una enorme masa de tripas pegajosas.

Bueno, eso fue horrible… pero, en primer lugar, ¿por qué sucedió esto? ¿Por qué ese elefante en miniatura se congeló y murió, y por qué explotó el enorme ratón? Llegaremos a eso en un momento, pero primero…

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¿De qué estamos hechos todos?

Todas las criaturas están optimizadas para funcionar exactamente para el tamaño que tienen. Nuestro tamaño depende de las unidades básicas que componen nuestro cuerpo, llamadas células.

Una célula es la unidad estructural y funcional de toda vida. Contiene material genético para las generaciones futuras, actúa como los componentes básicos de los órganos y sistemas de órganos y se comporta como una base funcional para todo el organismo.

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Las células son las unidades básicas de la vida (Crédito de la foto: Peter Hermes Furian/Shutterstock)

Evolucionamos de ser organismos unicelulares (por ejemplo, la ameba) a convertirnos en pluricelulares (por ejemplo, los humanos). Tenga en cuenta que la diferencia entre los dos es enorme. Sin embargo, las funciones que realizan las células dentro de ambos organismos son ligeramente diferentes, pero fundamentalmente iguales.

El tamaño de un individuo no se indica por el tamaño de las células, sino por el número de células. En otras palabras, si una hormiga tiene 20 millones de células, una ballena azul tendría 100 cuatrillones de células. (¡Un cuatrillón es 1,000,000,000,000,000 por cierto!)

¿Por qué necesitamos células?

Las células hacen todo lo posible para mantenernos con vida y, para lograrlo, necesitan energía. ¿De dónde viene esta energía? Esta energía es producida por el centro neurálgico de la célula, llamado mitocondria. Estas estructuras convierten las moléculas de los alimentos en energía química utilizable. Son como pequeños motores que crean un tipo de batería que solo necesitan los seres vivos. La energía en el cuerpo se llama ATP, que significa trifosfato de adenosina.

Imagen de mitocondrias produciendo ATP

Las mitocondrias producen ATP, que se utiliza como energía (Crédito de la foto:logistock/Shutterstock)

Al igual que cualquier motor, el proceso de creación de energía libera calor. Las mitocondrias producen hasta 50 grados centígrados de calor, que es abrasadoramente caliente. Por lo tanto, se produciría más calor en un animal con más células que en uno con menos células. Si el cuerpo no tiene una forma efectiva de perder o moderar este calor, el organismo se cocinaría por dentro hasta morir. ¡Este es un problema serio, especialmente para los animales grandes!

¿Por qué sería un problema para los animales grandes?

Cada animal tiene algunos aspectos que se pueden comparar, a saber, la longitud o la altura, su superficie o su piel y, finalmente, su volumen, lo que hay dentro, como los huesos, los tejidos y los sueños.

Suponga que es un estudiante de matemáticas y considere un cubo carnoso de 1 metro cuadrado. Si hicieras estallar esto hasta el doble de su tamaño, su longitud ahora sería el doble, entonces 2m. Sin embargo, el área de superficie sería 4 veces el área de superficie del cubo inicial, ¡y el volumen o peso del cubo sería 8 veces mayor! ¡Elige cualquier número al azar y haz los cálculos tú mismo! Esto se llama el ley del cubo cuadrado ¡y ha sido un verdadero fastidio para cualquier persona interesada en hacer estallar cosas más allá de su tamaño normal!

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Fórmula para calcular el área y el volumen de un cubo(Crédito de la foto:Landscapefact.story/Shutterstock)

Esto es especialmente problemático para la expansión de una criatura, porque hay mucha más sustancia celular que produce una gran cantidad de calor, ¡pero el animal no necesariamente tendrá suficiente piel para liberar ese calor!

¿Por qué explotó el ratón?

Si inflara el ratón hasta 60 veces su longitud original, entonces, de acuerdo con la ley del cubo cuadrado, tendría 3.600 veces más área de superficie para perder su calor. Eso no suena tan mal, ¿verdad?

Rata y bomba

Una bomba de ratón gigante (Crédito de la foto: wong salam/Shutterstock)

Bueno, también tiene 216 000 veces más volumen, lleno de trillones y trillones de nuevas mitocondrias calientes que producen más calor del que el ratón puede soportar. En pocas palabras, hay mucho más adentro, pero no mucha más piel. Nuestro ratón inflado estará muy muerto, muy rápido. Pero los organismos grandes como los elefantes existen… ¿cómo?

¿Cómo funciona en la naturaleza?

Tomemos al sujeto de prueba 1, nuestro elefante.

Un elefante puede pesar hasta 7 toneladas, es decir, 15432,4 libras o 7000 kilos. Eso significaría que hay un número equivalente de células en el elefante y una cantidad significativa de calor producido por todas esas mitocondrias. El volumen del elefante (cosas internas) es MUCHO mayor que su área de superficie (piel). Entonces, la cantidad de calor perdido a través de la piel no sería suficiente (como en el caso de los humanos). Afortunadamente, hay otras formas de que un elefante se mantenga fresco.

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Elefante manteniéndose fresco (Crédito de la foto: Olga_Angelloz/Shutterstock)

Grandes orejas caídas: Las orejas enormes y delgadas que siguen aleteando en el costado de la cabeza de un elefante están llenas de delgados capilares sanguíneos cubiertos por una piel muy delgada. La sangre que circula por todo el cuerpo finalmente pasa por los oídos y el aleteo de los oídos enfría la sangre. Se pierde una buena cantidad de calor a través de este simple mecanismo.

Travesuras de tirar barro: Parece absurdo, pero varios puntos de la piel tienen más acceso a los vasos sanguíneos, por lo que al arrojarse arena o agua sobre sí mismos, ¡se están refrescando! Estas “travesuras” se denominan comportamientos de termorregulación y son tan importantes como otras partes del cuerpo, ya que facilitan un enfriamiento evaporativo efectivo para la piel.

Es por eso que cuando encogimos a este tipo, toda el área de la superficie más los mecanismos adicionales para la pérdida de calor hicieron que muriera congelado.

Los animales más grandes como los elefantes comen con menos frecuencia porque la comida se descompone para generar su energía en un proceso muy lento. La necesidad de comer es mucho mayor en animales más pequeños, como una musaraña o un ratón. Comen muchas veces su peso corporal porque queman esa energía a un ritmo rápido.

Sin embargo, una cosa es común: los latidos del corazón. El número de latidos del corazón es común para casi todos los mamíferos. La única diferencia es que el corazón del elefante es más lento y más largo que el del ratón, que late muy rápido. ¡Algunas especies de musarañas tienen un latido del corazón de hasta 1200 veces por minuto! Entonces, aunque el ratón y el elefante son muy diferentes, comparten una cantidad similar de latidos cardíacos a lo largo de sus vidas. Su velocidad de vida es la opuesta y de alguna manera sigue siendo la misma. Esa es quizás la cosa más romántica de la naturaleza… ¡no importa el tamaño del corazón!

Gráfico de pulso cardíaco.  ilustración vectorial

Todos vencemos como uno (Crédito de la foto: Sofiia Balitckaia/Shutterstock)

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