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Organización de las células de la piel y de los círculos de hadas. Fuente: OIST.
En el desierto de Namibia, en África, se cuentan por miles unos extraños “círculos de hadas”; unas superficies circulares desprovistas de vegetación, pero rodeadas de anillos de pasto perennes.
En 2012, una investigación estableció que estos círculos siguen una especie de "ciclo vital" que los hace aparecer y desaparecer con regularidad. En 2013, por otra parte, un estudio señaló que el origen de estos anillos está en la acción de las termitas, que retiran la vegetación del interior del círculo para su aprovechamiento. Y otra investigación más, de 2014, señaló que los círculos de hadas serían fruto de un crecimiento vegetal autoorganizado.
Ahora, investigadores del Okinawa Institute of Science and Technology Graduate University (OIST) de Japón han hecho un descubrimiento, no sobre el origen de estos círculos, sino sobre su distribución en el espacio del desierto: han encontrado que esta es sorprendentemente similar a la de las células en la piel.
Ausencia de azar
La distribución de los círculos de hadas por el desierto puede parecer azarosa, explican los investigadores en un comunicado del OIST, pero resulta que sigue un patrón que coincide mucho con el patrón de distribución de las células de la piel.
Un patrón que abarque escalas de tamaño tan drásticamente distintas - células de la piel microscópicas y el paisaje del desierto - es prácticamente desconocido en la naturaleza, afirman.
“Es completamente sorprendente”, señala por su parte Robert Sinclair, director de la Unidad de Biología Matemática del OIST. "Este hecho sugiere que este tipo de patrones podría cubrir escalas de tamaño muy diferentes".
Contando círculos y células
Para realizar su análisis, Sinclair y su colaborador, Haozhe Zhang, compararon el número de células y de círculos de hadas adyacentes a otras células de la piel y a otros círculos de hadas, respectivamente.
El conteo de círculos de hadas vecinos se hizo a partir de imágenes satelitales de estas formaciones. Usando un ordenador, se dibujaron además líneas a medio camino entre cada par de círculos, con el fin de designar límites invisibles entre ellos, similares a los de las paredes celulares. Finalmente, la computadora contó y determinó el número de círculos de hadas vecinos que rodean a cada una de estas estructuras.
En investigaciones previas, de hace varios años, ya se había calculado el número de células de la piel vecinas que tiene cada célula de la piel individual.
En 2012, una investigación estableció que estos círculos siguen una especie de "ciclo vital" que los hace aparecer y desaparecer con regularidad. En 2013, por otra parte, un estudio señaló que el origen de estos anillos está en la acción de las termitas, que retiran la vegetación del interior del círculo para su aprovechamiento. Y otra investigación más, de 2014, señaló que los círculos de hadas serían fruto de un crecimiento vegetal autoorganizado.
Ahora, investigadores del Okinawa Institute of Science and Technology Graduate University (OIST) de Japón han hecho un descubrimiento, no sobre el origen de estos círculos, sino sobre su distribución en el espacio del desierto: han encontrado que esta es sorprendentemente similar a la de las células en la piel.
Ausencia de azar
La distribución de los círculos de hadas por el desierto puede parecer azarosa, explican los investigadores en un comunicado del OIST, pero resulta que sigue un patrón que coincide mucho con el patrón de distribución de las células de la piel.
Un patrón que abarque escalas de tamaño tan drásticamente distintas - células de la piel microscópicas y el paisaje del desierto - es prácticamente desconocido en la naturaleza, afirman.
“Es completamente sorprendente”, señala por su parte Robert Sinclair, director de la Unidad de Biología Matemática del OIST. "Este hecho sugiere que este tipo de patrones podría cubrir escalas de tamaño muy diferentes".
Contando círculos y células
Para realizar su análisis, Sinclair y su colaborador, Haozhe Zhang, compararon el número de células y de círculos de hadas adyacentes a otras células de la piel y a otros círculos de hadas, respectivamente.
El conteo de círculos de hadas vecinos se hizo a partir de imágenes satelitales de estas formaciones. Usando un ordenador, se dibujaron además líneas a medio camino entre cada par de círculos, con el fin de designar límites invisibles entre ellos, similares a los de las paredes celulares. Finalmente, la computadora contó y determinó el número de círculos de hadas vecinos que rodean a cada una de estas estructuras.
En investigaciones previas, de hace varios años, ya se había calculado el número de células de la piel vecinas que tiene cada célula de la piel individual.
Vista aérea de los anillos de hadas de Namibia. Imagen: Stephan Getzin/UFZ. Fuente: Centro Helmholtz.
Patrones casi idénticos
Los resultados obtenidos en ambos casos resultaron ser casi idénticos: tanto la mayoría de los círculos de hadas como la mayoría de las células de la piel tienen seis “vecinos” de su clase.
Pero la semejanza es aún más específica, pues el porcentaje de los círculos de hadas con cuatro, cinco, seis, siete, ocho y nueve círculos de hadas adyacentes resultó ser esencialmente el mismo que el de las células de la piel.
Los científicos no esperaban que ambos sistemas se parecieran tanto, por lo que “pasamos mucho tiempo comprobando; realmente nos parecía demasiada coincidencia”, afirma Sinclair.
Implicaciones para la biología y la astrobiología
Los investigadores sospechan que esta similitud de patrones podría deberse a que tanto las células de la piel como los círculos de hadas luchan por el espacio.
Si esto fuera cierto, apuntan, podrían aprovecharse estos patrones para recopilar información sobre determinados sistemas. Por ejemplo, podrían detectarse, a partir de ellos, signos de vida en otros planetas o lunas, de los que los únicos datos que se tienen son imágenes.
Por otro lado, conocer estos patrones podría beneficiar a la ecología y a la biología en general, ya que la comprensión de determinados procesos a una escala serviría para iluminar lo que está sucediendo en el otro extremo del espectro.
En cuanto a la comprensión de cómo se forman los círculos de hadas de Namibia, los científicos del OIST consideran que, dado que en la actualidad se están desarrollando modelos matemáticos para intentar explicar el fenómeno, estos deberían incorporar los nuevos resultados.
Las matemáticas muestran otras correspondencias
En las últimas décadas, las matemáticas han mostrado otras correspondencias entre sistemas aparentemente no relacionados. Por ejemplo, la llamada Ley de Zipf reveló en la década de 1940 que sistemas como las lenguas o las ciudades no se organizan de manera completamente aleatoria, sino siguiendo un patrón similar.
Así, el segundo elemento más reiterado de un idioma suele repetirse con una frecuencia de 1/2 con respecto al primero; y el tercer elemento con una frecuencia de 1/3… etc. En las ciudades sucedería algo parecido: si la ciudad más grande de Estados Unidos, por ejemplo, tiene una población de ocho millones de personas; la segunda ciudad más grande tendrá una población de cuatro millones (8/2); y la tercera tendrá una población de 8/3 millones, etc.
Por otra parte, el pasado mes de enero, investigadores del Centro de Astrofísica Harvard-Smithsonian (EEUU) descubrieron, gracias a un nuevo modelo matemático, un paralelismo notable entre la manera en que los humanos levantan sus ciudades y la manera en que se forman las galaxias en el cosmos. Ambos procesos, señalaron los científicos, son matemáticamente equivalentes, es decir, funcionan bajo un mismo “principio unificador”.
Los resultados obtenidos en ambos casos resultaron ser casi idénticos: tanto la mayoría de los círculos de hadas como la mayoría de las células de la piel tienen seis “vecinos” de su clase.
Pero la semejanza es aún más específica, pues el porcentaje de los círculos de hadas con cuatro, cinco, seis, siete, ocho y nueve círculos de hadas adyacentes resultó ser esencialmente el mismo que el de las células de la piel.
Los científicos no esperaban que ambos sistemas se parecieran tanto, por lo que “pasamos mucho tiempo comprobando; realmente nos parecía demasiada coincidencia”, afirma Sinclair.
Implicaciones para la biología y la astrobiología
Los investigadores sospechan que esta similitud de patrones podría deberse a que tanto las células de la piel como los círculos de hadas luchan por el espacio.
Si esto fuera cierto, apuntan, podrían aprovecharse estos patrones para recopilar información sobre determinados sistemas. Por ejemplo, podrían detectarse, a partir de ellos, signos de vida en otros planetas o lunas, de los que los únicos datos que se tienen son imágenes.
Por otro lado, conocer estos patrones podría beneficiar a la ecología y a la biología en general, ya que la comprensión de determinados procesos a una escala serviría para iluminar lo que está sucediendo en el otro extremo del espectro.
En cuanto a la comprensión de cómo se forman los círculos de hadas de Namibia, los científicos del OIST consideran que, dado que en la actualidad se están desarrollando modelos matemáticos para intentar explicar el fenómeno, estos deberían incorporar los nuevos resultados.
Las matemáticas muestran otras correspondencias
En las últimas décadas, las matemáticas han mostrado otras correspondencias entre sistemas aparentemente no relacionados. Por ejemplo, la llamada Ley de Zipf reveló en la década de 1940 que sistemas como las lenguas o las ciudades no se organizan de manera completamente aleatoria, sino siguiendo un patrón similar.
Así, el segundo elemento más reiterado de un idioma suele repetirse con una frecuencia de 1/2 con respecto al primero; y el tercer elemento con una frecuencia de 1/3… etc. En las ciudades sucedería algo parecido: si la ciudad más grande de Estados Unidos, por ejemplo, tiene una población de ocho millones de personas; la segunda ciudad más grande tendrá una población de cuatro millones (8/2); y la tercera tendrá una población de 8/3 millones, etc.
Por otra parte, el pasado mes de enero, investigadores del Centro de Astrofísica Harvard-Smithsonian (EEUU) descubrieron, gracias a un nuevo modelo matemático, un paralelismo notable entre la manera en que los humanos levantan sus ciudades y la manera en que se forman las galaxias en el cosmos. Ambos procesos, señalaron los científicos, son matemáticamente equivalentes, es decir, funcionan bajo un mismo “principio unificador”.
Referencia bibliográfica:
Haozhe Zhang, Robert Sinclair. Namibian fairy circles and epithelial cells share emergent geometric order. Ecological Complexity (2015). DOI: 10.1016/j.ecocom.2015.02.001.
Haozhe Zhang, Robert Sinclair. Namibian fairy circles and epithelial cells share emergent geometric order. Ecological Complexity (2015). DOI: 10.1016/j.ecocom.2015.02.001.
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