Silvia Reginato 25 febbraio 2014.
CRONACA
– Che cos’hanno in comune piante e animali? Difficile dirlo a un primo
sguardo. Ben piantate a terra le prime, liberi di muoversi i secondi,
una massa distribuita in modo uniforme nel caso degli animali ma
concentrata in tronco e radici nelle piante. Eppure qualcosa in comune
c’è, come spiega Todd Cooke, botanico della University of Maryland.
“La geometria di piante e animali si è evoluta in modo parallelo. I
primi esemplari dei due regni erano semplici e molto diversi tra loro,
ma la selezione naturale ha agito in modo che le geometrie delle piante e
degli animali dei giorni nostri presentino, straordinariamente, la
stessa efficienza energetica”. Ecco qual è il punto comune. E tutto
grazie ad una legge matematica, la legge di Kleiber. Un nuovo studio,
pubblicato su PNAS,
getta nuova luce su come l’evoluzione delle geometrie di piante e
animali sia stata regolata da una legge matematica. Allo studio ha
partecipato, oltre all’Università del Maryland, anche un gruppo di
studiosi dell’Università di Padova.
La legge di Kleiber è una formula matematica, molto usata in
biologia: il metabolismo dell’intero organismo è proporzionale alla sua
massa elevata alla potenza di ¾. La legge di Kleiber spiega, quindi,
perché il metabolismo di un animale cresce al crescere della sua taglia.
La legge è stata applicata anche in ambito medico per calcolare le dosi
di farmaci necessarie in base al peso corporeo e, recentemente, anche
per spiegare la crescita di masse tumorali.
Nonostante l’eterogeneità di applicazioni, la formula di Kleiber è
stata verificata solo attraverso osservazioni empiriche, ma non è mai
stata provata da un punto di vista teorico. Inoltre, sostengono gli
autori dello studio, sono molte le domande alle quali potrebbe ancora
rispondere. Ad esempio, perché il cuore di un topo, durante la sua vita,
batte lo stesso numero di volte di quello di un elefante, nonostante il
primo viva circa un anno e il secondo anche fino a 70?
Per trovare una spiegazione, gli studiosi hanno confrontato il
metabolismo animale con quello vegetale. Le piante, spiegano gli
studiosi, seguono pienamente la legge di Kleiber. La massa delle piante,
grazie allo sviluppo delle foglie, è direttamente proporzionale alla
loro superficie, necessaria per catturare l’energia solare. Inoltre, i
nutrienti vengono trasportati all’interno della pianta a velocità
costante, a prescindere dalla sua dimensione.
Per gli animali, invece, non è così. Il metabolismo animale funziona
grazie alla combustione di nutrienti, processo che genera calore che
dev’essere smaltito. Se la superficie dell’animale fosse l’unico fattore
a giocare un ruolo nello smaltimento del calore prodotto dal
metabolismo animale, allora la legge di Kleiber non risulterebbe valida.
Calcoli empirici, però, hanno più volte dimostrato la sua validità. Il
pezzo di puzzle mancante finora, secondo gli studiosi, è la velocità
alla quale i nutrienti vengono trasportati nei corpi animali. Il cuore,
infatti, pompa sangue, nutrienti ed espelle calore ad una velocità che
dipende dalla massa secondo un esponente di appena un dodicesimo.
Tenendo conto di questo “accorgimento”, il gruppo di scienziati ha
dimostrato in via teorica la validità della legge di Kleiber anche nel
regno animale.
“L’informazione era sempre stata lì, ma la sua importanza è sempre
stata sottovalutata”, spiega Andrea Rinaldo, idrologo dell’Università di
Padova che ha partecipato allo studio. “Gli animali devono adattare il
flusso dei nutrienti e la dispersione del calore in base alla loro
massa, per garantire la maggiore efficienza energetica possibile. È per
questo che gli animali hanno sviluppato una pompa, il cuore, e le piante
no”.
Un fenomeno evolutivo, concludono gli autori, può essere quindi
spiegato in modo elegante attraverso principi fisici e matematici.
Piante ed animali, cosi diversi tra loro, si sono evoluti seguendo le
stesse leggi matematiche per arrivare alla stessa, soddisfacente,
efficienza energetica.
Crediti immagine: Tambako The Jaguar, Flickr
Print 
PDF
Nessun commento:
Posta un commento
I commenti spam, offensivi, non pertinenti e quelli riportanti indirizzi mail o link sospetti saranno cancellati.