¿Alguna vez te has preguntado por qué la forma de la popó es similar a la de un cono espiral Después de todo, no todos los animales lo hacen así. Aunque parezca increíble, la morfología de los excrementos ha fascinado durante mucho tiempo a los naturalistas (y a otros), y hoy un equipo de físicos finalmente ha revelado algunos de sus secretos.
Uno de los primeros en mostrar un interés real y profundo por la geometría de las heces en el reino animal fue nada menos que Charles Darwin, quien, tal y como documenta en su ensayo de 1881 titulado The formation of vegetable mould through the action of worms, with observations on their habits, quedó especialmente fascinado por los excrementos de ciertos gusanos. A diferencia de las heces de muchos mamíferos, las de estos gusanos forman espirales uniformes que definen una torre y no un montón cónico.
A pesar de haberse preguntado durante mucho tiempo sobre estas diferencias, Darwin nunca logró comprender el motivo de tanta regularidad geométrica. ¿Y cómo podría haberlo hecho? Tal y como explican los físicos Mehdi Habibi, de la Universidad de Wageningen; Neil M. Ribe, de la Universidad de París-Saclay; y Daniel Bonn, de la Universidad de Ámsterdam, en Nature Communications, Darwin no tenía las herramientas de la física moderna para explicar el fenómeno, en concreto las leyes de la teoría del enrollamiento de cuerdas elásticas, un modelo matemático que describe cómo los materiales filamentosos se enrollan sobre una superficie.
¿Cono o torre? Es una cuestión de física
En su estudio, los expertos explican que las diferentes formas de los excrementos son el resultado de inestabilidades mecánicas pasivas que ocurren cuando un material blando y elástico es expulsado a través de una abertura. El factor determinante para la forma del montón de excremento es la fuerza de la gravedad. Para los animales que defecan hacia abajo, y por lo tanto siguen la dirección de la gravedad, las heces se acumulan en el suelo, formando espirales cuyo radio disminuye con la distancia que caen. Por lo tanto, cada espiral sucesiva será más pequeña que la anterior, y ese estrechamiento continuo es el que da lugar a la característica forma cónica del montón, la misma silueta inconfundible del emoji de popó.
Sin embargo, algunos gusanos desafían la gravedad. Por ejemplo, Arenicola marina vive en túneles en forma de U excavados en la arena de las zonas costeras y tiene la peculiaridad de expulsar sus desechos hacia arriba, empujándolos fuera de su madriguera en contra de la gravedad. En este escenario "antigravitatorio", escriben los investigadores, la distancia de caída no disminuye, ya que el material emerge desde abajo y se deposita sobre la superficie. Como resultado, las espiras mantienen el mismo radio independientemente de la altura del montón de desechos, lo que evita que la estructura colapse y obstruya la madriguera.
Los investigadores pusieron a prueba sus modelos matemáticos utilizando una amplia variedad de materiales, desde espuma de afeitar hasta espaguetis cocidos. Incluso crearon un análogo sintético de las heces de gusano utilizando una pasta de guisantes con las mismas propiedades físicas. Los experimentos realizados expulsando esta pasta tanto hacia arriba como hacia abajo confirmaron que la dirección de expulsión siempre producía las formas predichas por la teoría: conos puntiagudos en la parte inferior y cilindros uniformes en la superior. Incluso al variar la velocidad de expulsión, el radio de la espiral se mantuvo constante, lo que confirma que la mecánica pasiva, y no el control muscular activo del animal, determina la geometría final.
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No solo popó
Resolver el enigma de la geometría de las heces es más que satisfacer la curiosidad: es prueba de que incluso los aspectos más humildes de la naturaleza ocultan leyes físicas universales. Las heces han demostrado ser un laboratorio ideal para estudiar las inestabilidades de la materia que también se producen en otros procesos biológicos, como el crecimiento de ciertas plantas o la secreción de sustancias blandas liberadas sin tensión activa. Comprender cómo los organismos aprovechan los principios de la física para crear estructuras funcionales también abre nuevas vías en la biomecánica y la biología evolutiva.
Artículo originalmente publicado en WIRED Italia. Adaptado por Alondra Flores.
