El catálogo de maravillas de D'Arcy Thompson que 100 años después sigue inspirando a los científicos

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Image caption La forma ideal... ¿cómo lo lograron las abejas?

¿Cómo logran las abejas ese prodigio natural de ingeniería que es la colmena?

Sus celdas son perfectamente hexagonales, el diseño ideal para llenar un espacio con compartimentos usando la menor cantidad de cera, de manera que las obreras gastan menos tiempo y energía posible.

La Teoría de la Evolución de Charles Darwin te llevaría a no esperar menos que eso. Después de todo, el mundo viviente encuentra buenas soluciones a problemas porque esos son los que le ayudan a los organismos a sobrevivir y reproducirse mejor.

Pero, ¿realmente se puede explicar satisfactoriamente el fenómeno que es una colmena con esa teoría?

Hace exactamente 100 años, un zoólogo escocés poco conocido publicó un libro en el que señalaba que ese no era el final de la historia.

Al fin y al cabo, escribió D'Arcy Wentworth Thompson, profesor de biología de la Universidad de Dundee, ese patrón hexagonal es algo que se encuentra también en algunos sistemas inertes.

Cuando una capa de burbujas de jabón idénticas flotan en el agua y se juntan adoptan la misma forma.

¿No será que en lugar de apelar a la idea de Darwin podemos usar las leyes de física para explicar la forma de las colmenas?, preguntó D'Arcy Thompson.

Quizás la tensión que actúa sobre la capa de burbujas y las vuelve hexagonales es la misma que produce ese patrón geométrico en la cera blanda, sugirió.

La colmena fue sólo uno de los muchos ejemplos de la formas y patrones en la naturaleza que describió en su obra maestra: "Sobre el crecimiento y la forma", publicada en 1971.

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Image caption D'Arcy Thompson explicó por qué la forma que hacían las gotas de agua al caer sobre un líquido...
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Image caption ... se parecían a las aguamarinas y otras criaturas del mar.

Las formas en la naturaleza

La misión de D'Arcy Thompson era introducir las matemáticas en la biología; mostrar que las formas y los procesos de crecimiento que vemos en el mundo no son un resultado arbitrario de una búsqueda ciega de la evolución sino que son dictados por reglas matemáticas.

No es casualidad que una flor, una colmena o el ala de una libélula sean como son.

"Sobre el crecimiento y forma" ha asombrado e inspirado a muchos científicos a lo largo del último siglo, así como a artistas y diseñadores como Henry Moore y Barbara Hepworth.

El libro es un catálogo de maravillas.

Discute las espirales de las conchas de los caracoles y las espirales entretejidas que forman las semillas de los girasoles; compara los esqueletos de los dinosaurios con la red arqueada de puntales del Puente Forth, cerca de Edimburgo.

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Image caption "Sobre crecimiento y forma" habla de las similitudes entre la estructura de la colmena y la de la gruta de Fingal, una cueva marina escocesa formada de basalto hexagonal.

Mostró además cómo una especie de pez, dibujado en una cuadrícula que luego era estirada y deformada como si fuera de caucho, podía transformarse en una especie distinta.

Eso no daba la razón por la que las especies cambiaban; lo que estaba mostrando era que las adaptaciones se podía explicar matemáticamente.

Image caption Obedeciendo a reglas matemáticas, las especies cambian.

En un deslumbrante popurrí de matemáticas y mecánica, anatomía y biología celular, física y química, Thompson ofreció un convincente argumento de que, en sus palabras...

"El fértil campo del descubrimiento yace en gran medida en esas fronteras en las cuales una ciencia se encuentra con otra".

"Incomparable"

Thompson explica su teoría saltando casualmente del antiguo griego y latín al alemán, italiano y francés, en una prosa tan elegante que el eminente biólogo Peter Medawar la declaró "incomparable: la mejor obra de la literatura en todos los anales de la ciencia que se han registrado en la lengua inglesa".

Cada página revela que fue uno de los últimos polímatas verdaderos.

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Image caption Los biólogos evolutivos señalaban que la concha de la nautilina es así porque es la que le da más chance de sobrevivir; D'Arcy Thompson quería explorar que hizo que tomara su forma de espiral logarítmica.

Thompson pensaba que el conocimiento no estaba sólo en la ciencia más reciente sino también en las obras de Aristóteles y Platón, y -como el último- creía que los principios encarnados en las matemáticas y geometría ayudaban a entender el mundo, en vez de sólo catalogarlo.

Pero cuando llegó a asumir su cargo en la Universidad de Dundee como biólogo marino se encontró con que la biología estaba dominada por una versión algo cruda de darwinismo que sencillamente aceptaba que los organismos eran como eran debido a la adaptación.

Para D'Arcy Thompson, esa explicación no era suficiente y su libro ilustra por qué le dejaba tantos interrogantes. Lo que no pudo hacer fue resolverlos.

"No tenía las herramientas necesarias, las computadoras, para probar sus hipótesis", señala Matthew Jarron, el curador del museo D'Arcy Thompson de la Universidad de Dundee.

Ese no era el único obstáculo. A los científicos que después concordaron con su línea de pensamiento, tampoco les fue fácil avanzar: la otra línea tenía a Darwin de su lado.

"La biología evolutiva y la biología del desarrollo eran consideradas opuestas. Sólo empezaron a unirse en la década de 1970. La ciencia reconoció que necesitamos las teorías de Darwin para explicar por qué las cosas evolucionan de una forma a otra, pero necesitamos las teorías de D'Arcy Thompson para explicar de qué forma evolucionan", agrega.

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Image caption ¿A qué obedece el diseño de las alas de las libélulas?

"Es como un niño"

"Sobre crecimiento y forma" podría ser considerado como la primera gran obra de biología matemática, de biología de sistemas o de la ciencia de la complejidad.

Pero más que eso, es una obra de imaginación e inspiración.

Un siglo más tarde, sigue ofreciendo una nueva manera de ver el mundo, notando similitudes y analogías. Aunque formulaba preguntas sin poder dar respuestas, continúa influyendo en la ciencia y en los científicos.

Haber encontrado el libro en una biblioteca en Brasil fue lo que inspiró a la bióloga de sistemas del John Innes Center en Norwich, Inglaterra, Verónica Grieneisen a escoger su carrera y dice que muchos otros científicos le han comentado que D'Arcy Thompson fue el que les abrió el mundo de la ciencia.

"Se atrevió a juntar matemáticas con biología. Además, aunque escribe de una manera muy intelectual, es como un niño: está mirando cosas y maravillándose, como nos pasa a nosotros cuando miramos un girasol y vemos esas espirales", le dice a la BBC.

"Pero la razón por la que él está mirando el girasol es para preguntar cómo algo tan simple como una flor es capaz de generar ese posicionamiento de las semillas".

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Image caption Gracias a las computadoras, hoy entendemos el mecanismo que gobierna las semillas del girasol.

Cien años más tarde, Verónica sabe lo que quien la inspiró nunca llegó a saber.

"Hoy en día entendemos el mecanismo: cuando esas semillas se están formando, tratan de evitarse unas a otras. Pero lo están haciendo mientras que la flor misma está creciendo, de manera que cada vez tienen más superficie, de ahí el resultado", explica.

"Esa hipótesis que podemos poner a prueba en computadoras y comprender cómo ocurre".

Eso no quiere decir que todo esté resuelto: "Lo que aún no entendemos es por qué tratan de evitarse, de separarse de algo que está cerca, ni cómo se comunican para organizarse".

Y si te preguntas cómo puede repercutir todo esto en la vida diaria, Grieneisen señala que ese énfasis en la interacción define una nueva forma de abordar la investigación sobre el cáncer.

Concéntrate en la interacción

"El mensaje clave de D'Arcy Thompson es que aunque lo que estamos viendo es materia, no hay que tratar de buscar las respuestas en los elementos separados. La respuesta no está en el pétalo ni la proteína ni el gen, sino en la interacción entre las cosas", subraya la científica.

Y agrega: "Si entendemos esos principios, estos pueden operar en organismos muy diversos".

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Image caption La respuesta no está en el pétalo de una flor.

"Hoy en día, con computadoras, microscopios y otros aparatos superavanzados, podemos ver cada vez más detalles y la tentación es buscar más y más. Pero recientemente empezamos a hacerle caso a D'Arcy Thompson: dimos un paso atrás para concentrarnos en las interacciones", señala Verónica Grieneisen.

En vez de buscar cuál elemento dispara la transformación de las células que se vuelven cancerígenas, la idea es entender la interacción que lleva a que se transformen.

"Se trata de un movimiento nuevo en la ciencia y se llama biología de sistemas pero es lo que D'Arcy Thompson dijo hace 100 años", concluye.

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