Los animales más rápidos no son ni los elefantes grandes ni las hormigas diminutas, sino los de tamaño intermedio, como los guepardos (Acinonyx jubatus). ¿Por qué la velocidad de carrera rompe con los patrones regulares que gobiernan la mayoría de los demás aspectos de la anatomía y el rendimiento animal?
Una nueva investigación sugiere que no existe un límite para la velocidad máxima de carrera, como se pensaba anteriormente, sino dos: qué tan rápido y qué tan lejos se contraen los músculos; La velocidad máxima que puede alcanzar un animal está determinada por el límite que se alcance primero, y ese límite lo dicta el tamaño del animal.
«La clave de nuestro modelo es comprender que la velocidad máxima de carrera está limitada tanto por la rapidez con la que se contraen los músculos como por cuánto pueden acortarse durante una contracción», dijo el profesor Christofer Clemente, investigador de la Universidad de Sunshine Coast y la Universidad de Queensland.
“Los animales del tamaño de un guepardo existen en un punto físico óptimo de alrededor de 50 kg, donde estos dos límites coinciden. En consecuencia, estos animales son los más rápidos y alcanzan velocidades de hasta 105 kilómetros por hora (65 mph)”.
El primer límite, denominado «límite de capacidad de energía cinética», sugiere que los músculos de los animales más pequeños están restringidos por la rapidez con la que pueden contraerse.
Debido a que los animales pequeños generan grandes fuerzas en relación con su peso, correr para un animal pequeño es un poco como intentar acelerar en una velocidad baja cuando anda en bicicleta cuesta abajo.
El segundo límite, llamado «límite de capacidad de trabajo», sugiere que los músculos de los animales más grandes están restringidos por hasta qué punto pueden contraerse.
Debido a que los animales grandes son más pesados, sus músculos producen menos fuerza en relación con su peso, y correr es más parecido a intentar acelerar cuando se sube una colina en bicicleta a una velocidad alta.
«Para animales grandes como los rinocerontes o los elefantes, correr puede parecer como levantar un peso enorme, porque sus músculos son relativamente más débiles y la gravedad exige un costo mayor», dijo el Dr. Peter Bishop, investigador de la Universidad de Harvard.
«Como resultado de ambas cosas, los animales eventualmente tienen que disminuir la velocidad a medida que crecen».
Para probar la precisión de su modelo, los autores compararon sus predicciones con datos sobre la velocidad y el tamaño de los animales terrestres recopilados de más de 400 especies, desde grandes mamíferos, aves y lagartos hasta pequeñas arañas e insectos.
El modelo predijo con precisión cómo varían las velocidades máximas de carrera con el tamaño corporal de animales que difieren en más de 10 órdenes de magnitud en masa corporal: desde pequeños ácaros de 0,1 miligramos hasta elefantes de seis toneladas.
Sus hallazgos arrojan luz sobre los principios físicos detrás de cómo evolucionaron los músculos y podrían informar futuros diseños de robots que igualen el atletismo de los mejores corredores animales.
Además de explicar qué tan rápido pueden correr los animales, el nuevo modelo también puede proporcionar pistas críticas para comprender las diferencias entre grupos de animales.
Los reptiles grandes, como los lagartos y los cocodrilos, son generalmente más pequeños y más lentos que los mamíferos grandes.
«Una posible explicación para esto puede ser que los músculos de las extremidades representan un porcentaje menor del cuerpo de los reptiles, en peso, lo que significa que alcanzan el límite de trabajo con un peso corporal menor y, por lo tanto, tienen que permanecer pequeños para moverse rápidamente», dijo el Dr. Taylor Dick, investigador de la Universidad de Queensland.
Combinado con datos de especies modernas, el modelo del equipo también predijo que los animales terrestres que pesaran más de 40 toneladas no podrían moverse.
El mamífero terrestre más pesado que existe hoy en día es el elefante africano, con alrededor de 6,6 toneladas; sin embargo, algunos dinosaurios terrestres, como Patagotitan, probablemente pesaban mucho más de 40 toneladas.
«Esto indica que debemos ser cautelosos al estimar la anatomía muscular de animales extintos a partir de datos de animales no extintos», dijeron los investigadores.
«En cambio, los datos indican que los gigantes extintos podrían haber desarrollado anatomías musculares únicas, que justifican más estudios».
«Nuestro estudio plantea muchas preguntas interesantes sobre la fisiología muscular tanto de los animales extintos como de los que están vivos hoy en día, incluidos los atletas humanos», dijo el Dr. David Labonte, investigador del Imperial School de Londres.
«Las limitaciones físicas afectan a los animales que nadan y vuelan tanto como a los animales que corren, y desbloquear estos límites es el siguiente punto de nuestra agenda».
Se publicó un artículo sobre los hallazgos en la revista Nature Communications.
Citación:
D. Labonte et al. 2024. Similitud dinámica y peculiar alometría de la velocidad máxima de carrera. Nat Commun 15, 2181; doi: 10.1038/s41467-024-46269-w
Este artículo fue publicado por primera vez por Sci-Information el 12 de marzo de 2024. Imagen principal: El guepardo (Acinonyx jubatus).
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