La simetría no es siempre una ley
2004/11/01 Roa Zubia, Guillermo - Elhuyar Zientzia Iturria: Elhuyar aldizkaria
¿En qué consiste la belleza de la naturaleza? ¿En colores? ¿En las formas? ¿En la diversidad? Seguramente es todo esto, eso y mil cosas más. Y dentro de este conjunto de características también tiene cabida la simetría. La simetría trae orden; las imágenes simétricas nos transmiten el equilibrio, con el que a menudo asociamos la belleza. La simetría es hermosa incluso cuando se rompe por algún elemento.
Es preciosa, pero no sólo hermosa; además de belleza, existen otras razones para estudiar la simetría de la naturaleza, que a veces es la explicación de muchos secretos sobre la propia naturaleza. Los ejemplos se pueden encontrar en todas partes.
Por ejemplo, el piña tiene una estructura simétrica muy compleja que se manifiesta en el diseño de la piel. La piel de Ana parece hermosa, pero para los botánicos no es una belleza sencilla. Esta estructura les indica que el propio desarrollo del piña se debe a unas "normas".
La simetría de Ana es sólo un ejemplo, hay muchos más. Pero la simetría no siempre es ley. En ocasiones, los diseños simétricos son los más eficientes, en otros no. A veces la simetría es la expresión lógica de la naturaleza, otras veces no. Sin embargo, la naturaleza es como es, ya que en muchos casos la simetría se rompe o desaparece. Y merece la pena analizarlo al menos en tres ámbitos.
De izquierda a derecha
Dicen que el británico Charles Darwin cuestionó que Dios había diseñado a todos los seres vivos, uno a uno. No todos los detalles que cambian de una a otra eran fruto del trabajo del Padre del Cielo. Por el contrario, la vieja idea de evolución parecía mucho más adecuada: todas las especies debían proceder de los cambios de las anteriores.
Las huellas de los pasos evolutivos siguen siendo evidentes hoy en día, por ejemplo, en la simetría animal. Por supuesto, crear nuevos diseños de animales con el tiempo no hace desaparecer a los viejos.
Desarrollo simétrico de Ana
Por eso, todavía hay animales con el cuerpo ordenado alrededor de un eje, es decir, de simetría radial, como el medusa. En el pasado, los animales más complejos tuvieron esa apariencia, porque era la organización más lógica de los que tenían más de una célula, sencilla y eficaz.
Pero con el tiempo aparecieron animales más complejos y a partir de un momento los cuerpos radiales no eran lo suficientemente eficaces para ellos. Esto provocó cambios en los cuerpos. Por ejemplo, los animales desarrollaron la cabeza para unir el sistema nervioso central y los principales órganos de los sentidos en una parte del cuerpo. Y ser una cabeza compleja exigía una nueva organización del cuerpo, a dos caras, a la izquierda y a la derecha.
Esta simetría tuvo mucho éxito. Por ejemplo, los gusanos y lombrices, a pesar de su aspecto cilíndrico, tienen una simetría bilateral; los moluscos, los insectos y los animales más complejos. Y es que en los animales más complejos de hoy manda la simetría bilateral, por ejemplo en el hombre; las partes del cuerpo izquierdo están repetidas a la derecha como si fueran una imagen de un espejo.
¿Es cierto? ¿Estamos formados por dos partes iguales? Visto desde fuera, quizás sí. Pero si analizamos la ubicación de los órganos, no se aprecia ninguna simetría. El corazón está a la izquierda, el hígado a la derecha; es más, los dos pulmones no son iguales: el derecho está dividido en tres lóbulos y el izquierdo sólo en dos. Y en algunos animales, estas diferencias también se reflejan en la apariencia externa, como el rodaballo. Este pez de fondo marino ha perdido la simetría de sus antepasados. ¿Por qué ha ocurrido esto?
Pues simplemente porque es la única manera de mantener un cuerpo aún más complejo. Si el corazón humano fuera simétrico, tendría serios problemas para compensar el flujo sanguíneo, debido a su complejidad. Y el rodaballo necesita una ordenación asimétrica por su cuerpo plano de gran tamaño, que debe ajustarse a un cuerpo plano. Por ello, la simetría bilateral no es otro tipo de simetría, sino la misma asimetría.
Disposición de los átomos
Dicen que el francés Louis Pasteur distribuyó manualmente los cristalitos de un ácido en función de su apariencia, y que al final tenía cristales de dos ácidos en lugar de uno solo. ¿A partir de uno consiguió dos? Esta leyenda no parece lógica, pero tiene una explicación sencilla: la mezcla inicial contenía dos ácidos y no uno, pero los químicos de la época no los conocían.
Pasteur descubrió algo más importante que un ácido: la asimetría de las biomoléculas. La vida está basada en moléculas asimétricas. Esto no significa que todos sean asimétricos. El agua, el oxígeno, o un aminoácido llamado glicina, por ejemplo, son totalmente simétricos y son imprescindibles para la vida. Pero otros muchos son asimétricos y para ellos la actividad biológica consiste en tener una forma geométrica adecuada. No es una pequeñez, en este grupo se encuentran todos los aminoácidos que no son ADN ni glicina, entre otros. Requieren una orientación geométrica concreta y su ausencia puede ocasionar graves problemas.
El problema de la orientación lo solucionó la naturaleza hace tiempo: todos los aminoácidos que participan en la vida actual, por ejemplo, tienen la misma orientación. Cada aminoácido tiene, geométricamente, dos posibilidades, pudiendo ser L- o D-aminoácido. Pero casi todos los aminoácidos de la naturaleza son L-aminoácidos. Nadie sabe por qué, pero sí. Otro tanto ocurre con los azúcares, que son todos los de la naturaleza.
Existen excepciones. Algunas bacterias utilizan D-aminoácidos para formar su membrana, pero una de las razones es que todos los aminoácidos de la naturaleza son L. En definitiva, en cuanto a las biomoléculas, la asimetría afecta más a la actividad biológica que a la simetría.
Y aceptando esta idea, la asimetría plantea una serie de preguntas básicas sobre el origen de la vida: ¿por qué la naturaleza eligió esta opción y no la otra? ¿Hay otra oportunidad en algún lugar vivo? ¿En otro planeta? ¿Acaso en otro universo? Hay que tener en cuenta que el universo también es asimétrico.
Manzana
Dicen que el británico Isaac Newton descubrió la gravedad al ver caer una manzana. Probablemente no fue así, pero eso indica que el descubrimiento fue consecuencia de la observación. Las cosas se atraen sólo por ser masa. Y eso no es fácil, pero desde que Newton lo explicó parece que sí.
Sin embargo, para los físicos la gravedad es muy especial. En definitiva, una masa atrae a todos los demás sin excepción. Pero esto no ocurre, por ejemplo, en electricidad o magnetismo.
Para que una partícula atraiga eléctricamente a otra, deben tener una carga opuesta. Lo positivo atrae lo negativo y otro positivo lo repele, es decir, crea una zona simétrica. Es simétrico sólo por cargas positivas y negativas. En la gravedad, en cambio, todas las masas son positivas y, sin embargo, se atraen. Está claro que la fuerza gravitatoria no es como la eléctrica o la magnética.
No hay masas negativas. No existe. Sin embargo, los físicos hablan de antimatería. Pero la antimatería y la masa negativa no son lo mismo. La antimatería se llama a varias partículas porque cuando chocan con la materia se deshacen ambas. El positrón, por ejemplo, es una antimatería, similar al electrón, ya que tiene la misma masa, pero carga eléctrica contraria. Si un electrón y un protón chocan, ambos se convierten en energía; en definitiva, las masas se destruyen.
El electrón de positrón no es el único par de antimatería de materia. Cada partícula que compone la materia tiene una antipartícula, por ejemplo, las antipartas del protón y del neutrón son, respectivamente, antiprotón y antineutroya. Y todos ellos tienen gran importancia en la creación del universo.
Según una hipótesis, durante la explosión de Big Bang se formaron dos: la materia y la antimatería. Pero tras la explosión chocaron entre sí. Pero la materia no desapareció del todo. Había "demasiada" materia. Toda la antimatería desapareció, pero la materia persistió. No todo desapareció. ¿Por qué? Nadie lo sabe.
Sin embargo, la materia se mantuvo, lo que permitió la formación de galaxias, estrellas y planetas. Gracias a ello la Tierra existe y nosotros somos. Vivimos gracias a la asimetría de este choque.
Pescado sin simetría
El rodaballo vive en el fondo del mar, es un animal mimético. Se esconde en la arena esperando a su presa, para lo que el rodaballo tiene un aspecto muy apropiado por su cuerpo plano. Otros peces tienen el cuerpo plano, pero el rodaballo es especial, sobre todo porque este cuerpo plano no tiene simetría. Por un lado, en este pescado la parte superior no es la misma que la inferior. Por otro lado, aunque la columna se divide en dos partes superiores, ambas partes tampoco son iguales. Por último, la boca, la aleta dorsal y los ojos no son en absoluto simétricos.
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