La simetria no és sempre una llei
2004/11/01 Roa Zubia, Guillermo - Elhuyar Zientzia Iturria: Elhuyar aldizkaria
En què consisteix la bellesa de la naturalesa? En colors? En les formes? En la diversitat? Segurament és tot això, això i mil coses més. I dins d'aquest conjunt de característiques també té cabuda la simetria. La simetria porta ordre; les imatges simètriques ens transmeten l'equilibri, amb el qual sovint associem la bellesa. La simetria és bella fins i tot quan es trenca per algun element.
És preciosa, però no sols bella; a més de bellesa, existeixen altres raons per a estudiar la simetria de la naturalesa, que a vegades és l'explicació de molts secrets sobre la pròpia naturalesa. Els exemples es poden trobar a tot arreu.
Per exemple, el pinya té una estructura simètrica molt complexa que es manifesta en el disseny de la pell. La pell d'Ana sembla bella, però per als botànics no és una bellesa senzilla. Aquesta estructura els indica que el propi desenvolupament del pinya es deu a unes "normes".
La simetria d'Ana és només un exemple, hi ha molts més. Però la simetria no sempre és llei. A vegades, els dissenys simètrics són els més eficients, en uns altres no. A vegades la simetria és l'expressió lògica de la naturalesa, altres vegades no. No obstant això, la naturalesa és com és, ja que en molts casos la simetria es trenca o desapareix. I val la pena analitzar-ho almenys en tres àmbits.
D'esquerra a dreta
Diuen que el britànic Charles Darwin va qüestionar que Déu havia dissenyat a tots els éssers vius, un a un. No tots els detalls que canvien de l'una a l'altra eren fruit del treball del Pare del Cel. Per contra, la vella idea d'evolució semblava molt més adequada: totes les espècies havien de procedir dels canvis de les anteriors.
Les petjades dels passos evolutius continuen sent evidents avui dia, per exemple, en la simetria animal. Per descomptat, crear nous dissenys d'animals amb el temps no fa desaparèixer als vells.
Desenvolupament simètric d'Ana
Per això, encara hi ha animals amb el cos ordenat al voltant d'un eix, és a dir, de simetria radial, com el medusa. En el passat, els animals més complexos van tenir aquesta aparença, perquè era l'organització més lògica dels que tenien més d'una cèl·lula, senzilla i eficaç.
Però amb el temps van aparèixer animals més complexos i a partir d'un moment els cossos radials no eren prou eficaços per a ells. Això va provocar canvis en els cossos. Per exemple, els animals van desenvolupar el cap per a unir el sistema nerviós central i els principals òrgans dels sentits en una part del cos. I ser un cap complex exigia una nova organització del cos, a dues cares, a l'esquerra i a la dreta.
Aquesta simetria va tenir molt d'èxit. Per exemple, els cucs i cucs, malgrat el seu aspecte cilíndric, tenen una simetria bilateral; els mol·luscos, els insectes i els animals més complexos. I és que en els animals més complexos d'avui mana la simetria bilateral, per exemple en l'home; les parts del cos esquerre estan repetides a la dreta com si fossin una imatge d'un mirall.
És cert? Estem formats per dues parts iguals? Vist des de fora, potser sí. Però si analitzem la ubicació dels òrgans, no s'aprecia cap simetria. El cor està a l'esquerra, el fetge a la dreta; és més, els dos pulmons no són iguals: el dret està dividit en tres lòbuls i l'esquerre només en dos. I en alguns animals, aquestes diferències també es reflecteixen en l'aparença externa, com el rèmol. Aquest peix de fons marí ha perdut la simetria dels seus avantpassats. Per què ha ocorregut això?
Perquè simplement perquè és l'única manera de mantenir un cos encara més complex. Si el cor humà fos simètric, tindria seriosos problemes per a compensar el flux sanguini, a causa de la seva complexitat. I el rèmol necessita una ordenació asimètrica pel seu cos pla de gran grandària, que ha d'ajustar-se a un cos pla. Per això, la simetria bilateral no és un altre tipus de simetria, sinó la mateixa asimetria.
Disposició dels àtoms
Diuen que el francès Louis Pasteur va distribuir manualment els cristalitos d'un àcid en funció de la seva aparença, i que al final tenia cristalls de dos àcids en lloc d'un només. A partir d'un va aconseguir dos? Aquesta llegenda no sembla lògica, però té una explicació senzilla: la mescla inicial contenia dos àcids i no un, però els químics de l'època no els coneixien.
Pasteur va descobrir una mica més important que un àcid: l'asimetria de les biomolècules. La vida està basada en molècules asimètriques. Això no significa que tots siguin asimètrics. L'aigua, l'oxigen, o un aminoàcid anomenat glicina, per exemple, són totalment simètrics i són imprescindibles per a la vida. Però molts altres són asimètrics i per a ells l'activitat biològica consisteix a tenir una forma geomètrica adequada. No és una petitesa, en aquest grup es troben tots els aminoàcids que no són ADN ni glicina, entre altres. Requereixen una orientació geomètrica concreta i la seva absència pot ocasionar greus problemes.
El problema de l'orientació el va solucionar la naturalesa fa temps: tots els aminoàcids que participen en la vida actual, per exemple, tenen la mateixa orientació. Cada aminoàcid té, geomètricament, dues possibilitats, podent ser L- o D-aminoàcid. Però gairebé tots els aminoàcids de la naturalesa són L-aminoàcids. Ningú sap per què, però sí. Un altre punt ocorre amb els sucres, que són tots els de la naturalesa.
Existeixen excepcions. Alguns bacteris utilitzen D-aminoàcids per a formar la seva membrana, però una de les raons és que tots els aminoàcids de la naturalesa són L. En definitiva, quant a les biomolècules, l'asimetria afecta més a l'activitat biològica que a la simetria.
I acceptant aquesta idea, l'asimetria planteja una sèrie de preguntes bàsiques sobre l'origen de la vida: per què la naturalesa va triar aquesta opció i no l'altra? Hi ha una altra oportunitat en algun lloc viu? En un altre planeta? Potser en un altre univers? Cal tenir en compte que l'univers també és asimètric.
Poma
Diuen que el britànic Isaac Newton va descobrir la gravetat en veure caure una poma. Probablement no va anar així, però això indica que el descobriment va ser conseqüència de l'observació. Les coses s'atreuen només per ser massa. I això no és fàcil, però des que Newton ho va explicar sembla que sí.
No obstant això, per als físics la gravetat és molt especial. En definitiva, una massa atreu a tots els altres sense excepció. Però això no ocorre, per exemple, en electricitat o magnetisme.
Perquè una partícula atregui elèctricament a una altra, han de tenir una càrrega oposada. El positiu atreu el negatiu i un altre positiu ho repel·leix, és a dir, crea una zona simètrica. És simètric només per càrregues positives i negatives. En la gravetat, en canvi, totes les masses són positives i, no obstant això, s'atreuen. És clar que la força gravitatòria no és com l'elèctrica o la magnètica.
No hi ha masses negatives. No existeix. No obstant això, els físics parlen d'antimatería. Però l'antimatería i la massa negativa no són el mateix. L'antimatería es diu a diverses partícules perquè quan xoquen amb la matèria es desfan ambdues. El positró, per exemple, és una antimatería, similar a l'electró, ja que té la mateixa massa, però càrrega elèctrica contrària. Si un electró i un protó xoquen, tots dos es converteixen en energia; en definitiva, les masses es destrueixen.
L'electró de positró no és l'únic parell d'antimatería de matèria. Cada partícula que compon la matèria té una antipartícula, per exemple, les antipartas del protó i del neutró són, respectivament, antiprotón i antineutroya. I tots ells tenen gran importància en la creació de l'univers.
Segons una hipòtesi, durant l'explosió de Big bang es van formar dos: la matèria i l'antimatería. Però després de l'explosió van xocar entre si. Però la matèria no va desaparèixer del tot. Hi havia "massa" matèria. Tota l'antimatería va desaparèixer, però la matèria va persistir. No tot va desaparèixer. Per què? Ningú ho sap.
No obstant això, la matèria es va mantenir, la qual cosa va permetre la formació de galàxies, estrelles i planetes. Gràcies a això la Terra existeix i nosaltres som. Vivim gràcies a l'asimetria d'aquest xoc.
Peix sense simetria
El rèmol viu en el fons de la mar, és un animal mimètic. S'amaga en la sorra esperant a la seva presa, per al que el rèmol té un aspecte molt apropiat pel seu cos pla. Altres peixos tenen el cos pla, però el rèmol és especial, sobretot perquè aquest cos pla no té simetria. D'una banda, en aquest peix la part superior no és la mateixa que la inferior. D'altra banda, encara que la columna es divideix en dues parts superiors, totes dues parts tampoc són iguals. Finalment, la boca, l'aleta dorsal i els ulls no són en absolut simètrics.
Gai honi buruzko eduki gehiago
Elhuyarrek garatutako teknologia
