Ahora, un consorcio internacional explicó por qué los montículos helicoidales que ciertos gusanos marinos dejan sobre la arena y el popular emoji de la caca siguen el mismo principio físico que la pasta, en un estudio publicado en Nature Communications.
La observación que intrigó a Charles Darwin en 1881 terminó encontrando una explicación que cruza biología y mecánica: formas muy distintas pueden obedecer a la misma ley cuando se enfrentan a restricciones parecidas.
Darwin registró el fenómeno, aunque no logró aclararlo
En La formación del manto vegetal por la acción de las lombrices, publicado en 1881, el naturalista británico describió con detalle cómo estos invertebrados alteran el suelo a través de la generación constante de pequeños montículos y depósitos sedimentarios. Entre sus anotaciones figuraban espirales cuya función y procedencia seguían siendo difíciles de interpretar.
Aquellas estructuras parecían demasiado regulares para atribuirlas al azar y demasiado sencillas para exigir una sofisticada especialización biológica. El enigma permaneció abierto durante más de un siglo.
Los gusanos de arena expulsan sedimentos desde abajo
Los gusanos de arena procesan enormes cantidades de arena en busca de materia orgánica y expulsan los restos hacia el exterior, lo que da lugar a pequeñas estructuras helicoidales dispersas por la playa, más uniformes que el emoji de la caca.
A diferencia de la mayoría de especies, este anélido libera los sedimentos desde el interior de la galería hasta la capa superior. El flujo asciende desde abajo y debe desplazarse contra la gravedad antes de depositarse sobre el terreno.
Esa peculiaridad convierte un mecanismo biológico ordinario en un experimento natural útil para estudiar mecánica. Además, estas acumulaciones ayudan a mantener despejada la entrada del túnel y soportan mejor las perturbaciones provocadas por el oleaje y las mareas, reduciendo el riesgo de colapso de la cavidad.
La dirección del flujo define si el montón se afina o se mantiene uniforme
La aportación principal del estudio surge al contrastar dos situaciones que, a simple vista, parecen equivalentes. La inmensa mayoría de especies elimina los residuos en sentido descendente: la materia cae impulsada por la gravedad y se acumula sobre una superficie.
Conforme el montón aumenta de tamaño, la distancia entre el punto de salida y la zona superior disminuye de manera gradual. Las vueltas inferiores presentan un radio relativamente amplio y las superiores adquieren dimensiones cada vez menores. El conjunto desarrolla al final una silueta cónica reconocible para cualquiera que haya utilizado un teléfono móvil durante los últimos años.
Los ejemplares analizados operan bajo condiciones distintas. Como el flujo emerge desde abajo, la gravedad no favorece el desplazamiento, sino que actúa en sentido contrario. El sistema entra entonces en un régimen alternativo donde las espiras conservan proporciones mucho más homogéneas.
Espaguetis y fideos de arroz siguieron la misma relación matemática
Para interpretar el comportamiento, los especialistas recurrieron a la elastic rope coiling theory o modelo de enrollamiento elástico. La idea resulta sencilla: una cuerda flexible que cae lentamente sobre una mesa no se deposita siempre en línea recta, sino que empieza a plegarse mediante bucles.
Algo semejante sucede con una manguera, un cable o cualquier filamento suficientemente flexible cuando se ve obligado a acumularse sobre un plano de apoyo. La configuración final surge del equilibrio entre la elasticidad del compuesto, su densidad, su grosor y el efecto gravitatorio.
Los autores demostraron que las acumulaciones producidas por estos organismos obedecen exactamente las relaciones matemáticas pronosticadas por ese esquema. El radio de los enrollamientos depende de las propiedades mecánicas del material y apenas varía en función de la rapidez con la que es liberado.
Comprobar esa hipótesis exigía algo más que observaciones sobre el terreno, así que el grupo examinó las propiedades mecánicas del material expulsado por los gusanos y elaboró una masa de guisante con características equivalentes. Al extruirla en laboratorio, obtuvo patrones prácticamente idénticos.
El equipo fue más allá: además de los anélidos y de la masa de guisante, realizó pruebas con espaguetis previamente reblandecidos y con fideos de arroz. Aunque los materiales diferían muchísimo en composición, origen y contexto, todos se ajustaron a la misma relación matemática.
La mecánica reduce el papel decisivo de la biología
El estudio propone un modelo nulo para explicar estas configuraciones. Los autores no sostienen que la biología carezca de relevancia: el gusano regula activamente la posición de su cuerpo y la velocidad con la que libera el contenido.
Aun así, esas decisiones parecen desempeñar un papel secundario en el diseño final, ya que la disposición surge de un modo espontáneo porque las restricciones mecánicas reducen drásticamente el abanico de alternativas posibles. Conocer variables como la elasticidad, el diámetro del filamento y la orientación de la extrusión permite prever qué forma aparecerá sin necesidad de examinar antes cada situación específica.
El marco conceptual podría extenderse a otros procesos biológicos en los que sustancias blandas son liberadas sin tensión externa. También apunta posibles conexiones con determinados mecanismos de crecimiento vegetal y con la deposición de secreciones orgánicas.
La seda de araña sigue una dinámica alternativa porque el animal mantiene el filamento sometido a tensión activa durante su construcción, de modo que intervienen condicionantes físicos distintos. La lección de fondo es que sistemas muy dispares pueden generar geometrías extraordinariamente parecidas cuando se encuentran sometidos a las mismas restricciones mecánicas.
