A simetría non é sempre una lei

2004/11/01 Roa Zubia, Guillermo - Elhuyar Zientzia Iturria: Elhuyar aldizkaria

• Biologia
• Fisika
• Kimika

En que consiste a beleza da natureza? En cores? Nas formas? Na diversidade? Seguramente é todo isto, iso e mil cosas máis. E dentro deste conxunto de características tamén ten cabida a simetría. A simetría trae orde; as imaxes simétricas transmítennos o equilibrio, co que a miúdo asociamos a beleza. A simetría é fermosa mesmo cando rompe por algún elemento.

É preciosa, pero non só fermosa; ademais de beleza, existen outras razóns paira estudar a simetría da natureza, que ás veces é a explicación de moitos segredos sobre a propia natureza. Os exemplos pódense atopar en todas partes.

Por exemplo, a piña ten una estrutura simétrica moi complexa que se manifesta no deseño da pel. A pel de Ana parece fermosa, pero paira os botánicos non é una beleza sinxela. Esta estrutura indícalles que o propio desenvolvemento da piña débese a unhas "normas".

O corpo da medusa é de simetría radial.

A simetría de Ana é só un exemplo, hai moitos máis. Pero a simetría non sempre é lei. En ocasións, os deseños simétricos son os máis eficientes, noutro non. Ás veces a simetría é a expresión lóxica da natureza, outras veces non. Con todo, a natureza é como é, xa que en moitos casos a simetría rompe ou desaparece. E merece a pena analizalo polo menos en tres ámbitos.

De esquerda a dereita

Din que o británico Charles Darwin cuestionou que Deus deseñara a todos os seres vivos, uno a un. Non todos os detalles que cambian dunha a outra eran froito do traballo do Pai do Ceo. Pola contra, a vella idea de evolución parecía moito máis adecuada: todas as especies debían proceder dos cambios das anteriores.

As pegadas dos pasos evolutivos seguen sendo evidentes hoxe en día, por exemplo, na simetría animal. Por suposto, crear novos deseños de animais co tempo non fai desaparecer aos vellos.

Desenvolvemento simétrico de Ana

Cada segmento da piña crece sobre outro tres, pero non en calquera orde, os segmentos ordénanse en tres tipos de espirales, cuxa relación numérica depende dunha coñecida sucesión de números. A suma das espirales A e B é o número de espirales C.

Por iso, aínda hai animais co corpo ordenado ao redor dun eixo, é dicir, de simetría radial, como o medusa. No pasado, os animais máis complexos tiveron esa aparencia, porque era a organización máis lóxica dos que tiñan máis dunha célula, sinxela e eficaz.

Pero co tempo apareceron animais máis complexos e a partir dun momento os corpos radiais non eran o suficientemente eficaces paira eles. Isto provocou cambios nos corpos. Por exemplo, os animais desenvolveron a cabeza paira unir o sistema nervioso central e os principais órganos dos sentidos nunha parte do corpo. E ser una cabeza complexa esixía una nova organización do corpo, a dúas caras, á esquerda e á dereita.

Esta simetría tivo moito éxito. Por exemplo, os vermes e lombrigas, a pesar do seu aspecto cilíndrico, teñen una simetría bilateral; os moluscos, os insectos e os animais máis complexos. E é que nos animais máis complexos de hoxe manda a simetría bilateral, por exemplo no home; as partes do corpo esquerdo están repetidas á dereita coma se fosen una imaxe dun espello.

É certo? Estamos formados por dous partes iguais? Visto desde fóra, quizais si. Pero si analizamos a localización dos órganos, non se aprecia ningunha simetría. O corazón está á esquerda, o fígado á dereita; é máis, os dous pulmóns non son iguais: o dereito está dividido en tres lóbulos e o esquerdo só en dous. E nalgúns animais, estas diferenzas tamén se reflicten na aparencia externa, como o rodaballo. Este peixe de fondo mariño perdeu a simetría dos seus antepasados. Por que ocorreu isto?

O corpo de dúas caras tivo un gran éxito na natureza.

Pois simplemente porque é a única maneira de manter un corpo aínda máis complexo. Se o corazón humano fose simétrico, tería serios problemas paira compensar o fluxo sanguíneo, debido á súa complexidade. E o rodaballo necesita una ordenación asimétrica polo seu corpo plano de gran tamaño, que debe axustarse a un corpo plano. Por iso, a simetría bilateral non é outro tipo de simetría, senón a mesma asimetría.

Disposición dos átomos

Din que o francés Louis Pasteur distribuíu manualmente os cristalitos dun ácido en función da súa aparencia, e que ao final tiña cristais de dous ácidos en lugar dun só. A partir dun conseguiu dous? Esta lenda non parece lóxica, pero ten una explicación sinxela: a mestura inicial contiña dous ácidos e non uno, pero os químicos da época non os coñecían.

Pasteur descubriu algo máis importante que un ácido: a asimetría das biomoléculas. A vida está baseada en moléculas asimétricas. Isto non significa que todos sexan asimétricos. A auga, o osíxeno, ou un aminoácido chamado glicina, por exemplo, son totalmente simétricos e son imprescindibles paira a vida. Pero outros moitos son asimétricos e paira eles a actividade biolóxica consiste en ter una forma xeométrica adecuada. Non é una pequeñez, neste grupo atópanse todos os aminoácidos que non son ADN nin glicina, entre outros. Requiren una orientación xeométrica concreta e a súa ausencia pode ocasionar graves problemas.

O corpo de dúas caras tivo un gran éxito na natureza.

O problema da orientación solucionouno a natureza hai tempo: todos os aminoácidos que participan na vida actual, por exemplo, teñen a mesma orientación. Cada aminoácido ten, geométricamente, dúas posibilidades, podendo ser L- ou D-aminoácido. Pero case todos os aminoácidos da natureza son L-aminoácidos. Ninguén sabe por que, pero si. Outro tanto ocorre cos azucres, que son todos os da natureza.

Existen excepcións. Algunhas bacterias utilizan D-aminoácidos paira formar o seu membrana, pero una das razóns é que todos os aminoácidos da natureza son L. En definitiva, en canto ás biomoléculas, a asimetría afecta máis á actividade biolóxica que á simetría.

E aceptando esta idea, a asimetría expón una serie de preguntas básicas sobre a orixe da vida: por que a natureza elixiu esta opción e non a outra? Hai outra oportunidade nalgún lugar vivo? Noutro planeta? Seica noutro universo? Hai que ter en conta que o universo tamén é asimétrico.

Mazá

Din que o británico Isaac Newton descubriu a gravidade ao ver caer una mazá. Probablemente non foi así, pero iso indica que o descubrimento foi consecuencia da observación. As cousas atráense só por ser masa. E iso non é fácil, pero desde que Newton explicouno parece que si.

Con todo, paira os físicos a gravidade é moi especial. En definitiva, una masa atrae a todos os demais sen excepción. Pero isto non ocorre, por exemplo, en electricidade ou magnetismo.

Para que una partícula atraia eléctricamente a outra, deben ter una carga oposta. O positivo atrae o negativo e outro positivo repéleo, é dicir, crea una zona simétrica. É simétrico só por cargas positivas e negativas. Na gravidade, en cambio, todas as masas son positivas e, con todo, atráense. Está claro que a forza gravitatoria non é como a eléctrica ou a magnética.

Non hai masas negativas. Non existe. Con todo, os físicos falan de antimatería. Pero a antimatería e a masa negativa non son o mesmo. A antimatería chámase a varias partículas porque cando chocan coa materia desfanse ambas. O positrón, por exemplo, é una antimatería, similar ao electrón, xa que ten a mesma masa, pero carga eléctrica contraria. Se un electrón e un protón chocan, ambos se converten en enerxía; en definitiva, as masas destrúense.

O electrón de positrón non é o único par de antimatería de materia. Cada partícula que compón a materia ten una antipartícula, por exemplo, as antipartas do protón e do neutrón son, respectivamente, antiprotón e antineutroya. E todos eles teñen gran importancia na creación do universo.

Segundo unha hipótese, durante a explosión de Big Bang formáronse dúas: a materia e a antimatería. Pero tras a explosión chocaron entre si. Pero a materia non desapareceu do todo. Había demasiada" materia. Toda a antimatería desapareceu, pero a materia persistiu. Non todo desapareceu. Por que? Ninguén o sabe.

Con todo, a materia mantívose, o que permitiu a formación de galaxias, estrelas e planetas. Grazas a iso a Terra existe e nós somos. Vivimos grazas á asimetría deste choque.

Peixe sen simetría

G. Roia

O rodaballo vive no fondo do mar, é un animal mimético. Escóndese na area esperando á súa presa, paira o que o rodaballo ten un aspecto moi apropiado polo seu corpo plano. Outros peixes teñen o corpo plano, pero o rodaballo é especial, sobre todo porque este corpo plano non ten simetría. Por unha banda, neste peixe a parte superior non é a mesma que a inferior. Doutra banda, aínda que a columna divídese en dous partes superiores, ambas as partes tampouco son iguais. Por último, a boca, a aleta dorsal e os ollos non son en absoluto simétricos.