viernes, 5 de julio de 2019

Spiderman y la biofísica del tamaño

Mi sentido arácnido vibra

Ya he dicho alguna vez que Spiderman es mi superhéroe favorito de todos los tiempos. Por eso, quiero aprovechar el estreno de Spiderman: lejos de casa para dedicarle una entrada al hombre-araña y enfrentarlo contra el mayor enemigo de todos: la ciencia. Nuestro amigo y vecino Spiderman cuenta con una variada gama de poderes arácnidos, incluyendo superfuerza, la capacidad de trepar por las paredes y, según la versión, el lanzamiento de telarañas. Sin embargo, ¿son estos poderes factibles? Es decir, ¿son las arañas en sí tan increíbles o tienen algún truco escondido en la manga? Hoy descubrimos cómo el hecho de ser un pequeño insecto o un gran ser humano puede conllevar una gran responsabilidad… en relación a tus “poderes”.

 Hay tantos pósters disponibles de esta película que me ha costado decantarme por alguno. Finalmente, he elegido estas imágenes de Spidey en algunas emblemáticas ciudades europeas porque me parecen muy divertidos. Además, no te imaginas la ilusión que me ha hecho usar uno de modelo para dibujar a Biolonita con el traje del hombre-araña... ¡versión verde!

Un pequeño paso para una araña…

Las arañas son unas criaturas extraordinarias. Escalan paredes, construyen telas de geometrías perfectas que a veces resultan casi invisibles, acechan a sus presas y las capturan a velocidades de vértigo. Se trata de unas auténticas reinas depredadoras para multitud de insectos… y algunos vertebrados. ¿De dónde vienen estos súper-poderes? ¿Qué las diferencia de un mamífero depredador, como por ejemplo un tigre? Desde luego, no tiene que ver con productos radiactivos. La respuesta es mucho más simple: las arañas son pequeñas y los tigres son grandes.
Spiderman junto a la superheroína Tigre Blanco en un capítulo de la serie animada Ultimate Spider-Man (2012 - 2017).

En el blog estamos acostumbrados a hablar de selección natural, el principal mecanismo que, en base a lo exitosas que son unas estrategias biológicas u otras, acaba por favorecer que cada especie tenga una forma y comportamiento particulares. Sin embargo, la Biología no lo puede todo. Para sobrevivir, los seres vivos deben enfrentarse en primera instancia a la Física, y el tamaño de un animal determina en gran medida cómo puede relacionarse con su ambiente.

Observa la diversidad de Spidermans que nos presenta la película Spider-Man: Un nuevo universo (2018), cada uno exitoso a su manera en su propia historia.

La selección natural, desde luego, ha llevado a que algunos animales lleguen a tener un tamaño enorme ya que resulta beneficioso para ellos según su modo de vida y su ambiente. Si recuerdas, en la entrada sobre Lego comentamos que, grosso modo, los animales “estamos hechos” con las mismas “piezas”. Principalmente, en los vertebrados podemos ver las mismas estructuras esqueléticas, modificadas de aquella u otra manera según el animal. Así, un animal grande tiene básicamente los mismos huesos que uno pequeño. Echa un vistazo con atención a este ratón y este elefante para comprobarlo. ¿Ves algo raro?


Probablemente te hayas dado cuenta de que los huesos del ratón son mucho más estilizados y los del elefante, más robustos. No parecen criaturas que puedan convivir en el mismo contexto. Y, en efecto, cuando un animal es grande hay un problema a tener en cuenta: la gravedad. Cuanto mayor sea el tamaño de un organismo, más complicado será mantenerse en pie y compensar la gravedad que lo atrae hacia el suelo.
Dibujo de una escena de Vengadores: Civil War (2016) en el que Spiderman pelea contra un Antman gigante.

De hecho, la gravedad está relacionada con la masa, y afecta con mayor intensidad a los cuerpos más pesados. Sin embargo, la fuerza que un animal utiliza para “luchar” contra la gravedad depende de sus músculos y, por tanto, de cómo de largos y fuertes sean. A grandes rasgos, la fuerza muscular que un animal es capaz de ejercer está relacionada con el grosor de sus huesos. Por eso, un elefante necesita unos huesos gruesos para poder sostenerse. Si sus huesos fueran una versión exactamente igual que los del ratón pero en grande, no serían capaces de sostenerlo.

Fíjate por ejemplo en los huesos de las extremidades delanteras. En el elefante son extremadamente gruesos, para cumplir su forma de grandes pilares. En el ratón, sin embargo, son muy finos y, en comparación, parecen frágiles.

Este tema ha fascinado a los científicos desde hace siglos, y el texto más famoso al respecto es On growth and form (Sobre el crecimiento y la forma), publicado en 1917 por el escocés D’Arcy Wentworth Thompson. Más tarde, en 1936, el británico Julian Huxley y el francés Georges Teissier utilizaron por primera vez la palabra “alometría” para referirse a los cambios en las proporciones del cuerpo según este sea más pequeño o más grande.



…pero un gran paso para un humano

Y ¿qué tiene que ver el ejemplo del ratón y el elefante con los poderes de Spiderman? ¡Si las arañas ni siquiera tienen huesos! El hecho de que la gravedad afecte de manera diferente a los animales pequeños y a los grandes no solo está relacionado con el esfuerzo que sus músculos necesitan para sostenerlos. También determina la fuerza relativa que se puede hacer con ellos. Así, un animal pequeño como una araña tiene poca masa y “sufre” una menor influencia por parte de la gravedad. Por eso, podemos decir que tiene una mayor libertad de movimientos. Como le ocurriría a un astronauta en la luna, las arañas o las hormigas pueden levantar objetos que superan su peso varios cientos de veces. Una hazaña impensable para un ser humano, simplemente, ¡porque es demasiado grande!
De acuerdo a este razonamiento, una araña podría fácilmente levantar algo que, en proporción a ella, fuera del tamaño de un coche. Sin embargo, un ser humano no podría sostenerlo del modo en que vemos a Spiderman en este fotograma de Amazing Spider-Man 2: El poder de Electro (2014).

Además, si eres fan de Spiderman probablemente sepas que entre las habilidades de las arañas está la capacidad de trepar por todo tipo de superficies, y que este “súper-poder” tiene que ver con unos pequeños pelos que recubren su piel. De hecho, puede que recuerdes una escena en Spiderman (2002) en la que Peter Parker acaba de descubrir sus poderes arácnidos y la cámara nos muestra que a nivel microscópico sus manos están llenas de estos pequeños pelos.

Según un estudio científico de 2014 en del que se hicieron eco medios como National Geographic, estos pelos son muy peculiares. ¿Recuerdas que en varias películas de Spiderman, como la de 2002 o Un nuevo universo, nuestro protagonista tiene problemas porque no sabe controlar sus poderes y sus manos se quedan pegadas a las cosas? Pues resulta que los pelos de las arañas ni son pegajosos ni tienen nada que ver con la tela de araña, como uno podría pensar en un principio. 
Thiodina puerpera, una araña común en el este de Estados Unidos en cuyo cuerpo se aprecian fácilmente multitud de pelos.

Sin embargo, estos pelos son tan finos que consiguen colarse entre los recovecos de cualquier superficie, incluso aunque a nuestros ojos parezca plana. Esto le da a la araña infinidad de puntos de agarre para ascender paredes como el mejor de los escaladores. Por si fuera poco, otra de las claves está en que las arañas, como hemos explicado, son capaces de ejercer una fuerza brutal en estos puntos de agarre. De nuevo, es algo que está muy lejos del alcance de un ser humano, aunque se diera el caso de que tuviera unos pelos similares.
Spiderman en una escena de Spider-Man: Homecoming (2017), haciendo honor a su apodo de "trepamuros".

En conclusión, por muy “súper” que sea, una persona del mundo real no podría escalar muros ni parar trenes solo con la fuerza de sus músculos. Se trata de una restricción física que la gravedad impone a los cuerpos de cierto tamaño. Sin embargo, es esa magia de lo imposible lo que hace que los súper-héroes sean tan alucinantes y que podamos disfrutar de las acrobacias de nuestro amigo y vecino Spiderman en los cómics y en la gran pantalla.

Si te gusta Spiderman y quieres más ciencia, recuerda que esta no es ni mucho menos su primera aparición en el blog: hablamos de él en la entrada sobre superhéroes creados por Stan Lee y mencionamos a su enemigo el Lagarto en la entrada sobre biólogos en el cine.

P. D. Ya que hablamos de este tema, quiero hacer una mención especial a la película Los becarios (2013). Trata de dos marchantes de ventas en paro que deciden apuntarse a unas becas ofertadas por Google. En la entrevista, les hacen una extraña pregunta: si os redujeran a un tamaño diminuto y os metieran en una batidora, ¿cómo saldríais de allí? La respuesta que dan no es la correcta, pero resulta muy ingeniosa (vídeo en inglés subtitulado en español):

La respuesta que buscaba la compañía en realidad era que, al ser más pequeño, posees una mayor fuerza relativa y, al igual que algunos insectos, tienes fuerza suficiente como para saltar fuera de la batidora (solo conseguí encontrar el vídeo en inglés):

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