¿Debemos temer el ataque de las hormigas gigantes?

Imaginemos que somos un malvado villano con planes de dominación mundial y que en lugar de utilizar un método realmente efectivo para someter al mundo (como prender fuego a todas las reservas de petróleo o suplantar al líder de los Illuminati) se nos ocurre la brillante idea de crear un ejército de hormigas gigantes que aterroricen a la población para, bueno, para dominar un mundo lleno de hormigas gigantes.

Vamos corriendo con nuestra genial idea al laboratorio de nuestro cuartel general secreto y le contamos la ocurrencia al científico loco de guardia. Si no le tenemos suficientemente atemorizado, y si no está suficientemente loco, nos chafará nuestras intenciones diciéndonos que nuestros planes no se pueden llevar a cabo, porque pese a que el laboratorio está equipado para alterar el desarrollo de cualquier ser vivo, el resultado que buscamos no es biológicamente viable.

Explicar el porqué de esta respuesta nos sirve para reflexionar sobre unos fenómenos nada intuitivos que especialistas tan dispares como los biólogos o los ingenieros conocen muy bien.

El tamaño de los organismos determina muchas de las facetas de su vida. Uno podría pensar que un organismo pequeño realizaría todas sus funciones vitales más o menos igual que un organismo grande (respiración, movimiento, nutrición...), o dicho de otro modo, que para “diseñar” un animal grande, nos bastaría con agrandar toda su anatomía y estructura, interna y externa, de forma isométrica (manteniendo las proporciones), como haríamos con una imagen en el Photoshop, arrastrando desde una esquina.

Foto: Modificado de “De la función y la forma”. D’Arcy Thompson 1917.

Sin embargo, cuando en la naturaleza nos fijamos en la forma en que los organismos aumentan de tamaño a lo largo de su vida (ontogenia) y en los linajes de organismos que han aumentado de tamaño a lo largo del transcurso de la evolución, vemos que lo normal es que dicho crecimiento no se haya producido de forma isométrica, sino que haya afectado a unas zonas más que a otras. Esto se conoce como crecimiento alométrico, y sus causas y consecuencias en biología son tan relevantes como, a menudo, difíciles de anticipar.

Foto: Modificado de “De la función y la forma”. D’Arcy Thompson 1917.

¿Por qué algunos aumentos de tamaño son alométricos? Las causas pueden ser variadas, pero quizá la que resulta más sorprendente es que a veces no hay otra solución posible: para que un cuerpo aumente de tamaño y siga siendo funcional, algunas de sus partes deben crecer a mayor ritmo que otras. En otras palabras, la evolución ha seleccionado desarrollos alométricos en determinados momentos porque no existía alternativa. Estos límites físicos en los planes anatómicos biológicos se conocen como constricciones.

Veamos un par de ejemplos.

Todos los animales terrestres que se mueven sobre sus patas sostienen el peso de su cuerpo sobre ellas, por lo que la resistencia de estos apéndices debe ser la adecuada y dependerá del área de su sección (cuanto más robustas sean las patas, más peso resistirán). El peso del cuerpo, por otra parte, dependerá del volumen del mismo. Si hacemos crecer isométricamente un organismo, tanto el área de la sección de las patas como el volumen del cuerpo aumentarán, pero será este último (y por lo tanto el peso del organismo) el que aumente a un ritmo mucho más rápido que la resistencia de las patas.

Este desequilibrio continuará hasta el punto de que manteniendo la proporción, las patas serán incapaces de sostener el cuerpo. Por este motivo apreciamos que cuanto mayor es un animal terrestre, más desproporcionadamente anchas son las secciones de sus patas.

Foto: Esqueletos de un perro y un elefante escalados como si tuviesen tamaños similares. Fuente: Wikimedia.

Otro ejemplo de constricción biológica viene dado por los límites del sistema respiratorio. Todas las células del cuerpo de un animal necesitan tener acceso a oxígeno para sobrevivir. En animales pequeños y simples (como algunos gusanos, por ejemplo), la simple difusión del oxígeno desde la piel es suficiente para llegar a todas las células, pero conforme aumentamos de tamaño esto no es posible si no hacemos crecer desproporcionadamente (de forma alométrica) la superficie de contacto con el aire en otra parte del cuerpo.

Los sistemas respiratorios son, precisamente, una forma de aumentar espectacularmente la superficie de contacto con el aire sin que lo parezca. Los bronquios que entran en los pulmones humanos, por ejemplo, se dividen y se ramifican en alvéolos hasta tal punto que una persona normal tiene dentro de su tórax la friolera de 75 m² de superficie al servicio de la oxigenación de su sangre. Sin embargo, esta capacidad de plegar grandes superficies en pequeños espacios también tiene un límite, por lo que no debemos esperar que ciertos tamaños puedan alcanzarse.

Foto: No está muy claro si este Godzilla moriría antes aplastado por su propio peso o asfixiado

En resumen, hay muchos motivos biológicos por los que los organismos que vemos hoy son como son (y del tamaño que son). No hay límites en las formas y tamaños que podemos imaginar, pero a veces la física sí que impone ciertos límites a cuánto se puede crecer sin dejar de ser funcional.

Unas hipotéticas hormigas gigantes no serían viables porque sus patas serían demasiado endebles para sostener todo el cuerpo y porque su sistema respiratorio (basado en unas redes de tráqueas) nunca sería capaz de proveer suficiente superficie y eficiencia para el intercambio gaseoso a un cuerpo tan grande.