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Un hallazgo científico podría cambiar la manera en que se comprende el crecimiento de los seres vivos. Aunque parezca contradictorio, los organismos vivos no siempre crecen más rápido cuando hay abundancia de nutrientes.
Investigadores de la Universidad de Tokio identificaron un principio matemático que explica esta paradoja. El estudio, publicado el 3 de octubre en la revista Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), introduce una nueva ley biológica: la “ley de los rendimientos decrecientes”.
Este principio muestra que, aunque se añadan más nutrientes a las células, los incrementos en su crecimiento se reducen progresivamente. El fenómeno ocurre porque otros factores, como el espacio celular, las enzimas disponibles o la energía, se convierten en los nuevos límites para crecer.
La clave está en cómo se reparten los recursos
Los científicos utilizaron un modelo matemático basado en restricciones para simular cómo las células administran sus recursos: nutrientes, espacio, enzimas y energía. El resultado fue claro. A medida que se suman más nutrientes, otros factores impiden que el crecimiento continúe al mismo ritmo.
Esto ocurre debido a una restricción global. Cuando un nutriente deja de ser un limitante, otro lo reemplaza. El crecimiento entonces se ve frenado por nuevas barreras internas, como la capacidad de la membrana o el volumen celular.
Un modelo que une dos teorías clásicas
Desde hace décadas, los biólogos explican el crecimiento de microorganismos mediante la ecuación de Monod, la cual predice que el crecimiento se acelera con más nutrientes. Sin embargo, ese modelo solo considera un nutriente limitante, lo que simplifica en exceso la realidad.
La nueva ley unifica esa ecuación con la ley del mínimo de Liebig, que afirma que el crecimiento depende del recurso más escaso. El modelo japonés propone una analogía con un barril en terrazas: cada tabla del barril representa un factor limitante, que se activa conforme el crecimiento progresa. Cada nuevo escalón marca el surgimiento de una nueva restricción.
Validación con simulaciones biológicas
Para probar su teoría, los investigadores realizaron simulaciones a gran escala con la bacteria Escherichia coli, incorporando datos sobre uso de proteínas, estructura interna y capacidad de membrana.
Las simulaciones confirmaron las predicciones: el crecimiento se desaceleró a medida que aumentaban los nutrientes y surgieron nuevos límites. También se observaron variaciones en el comportamiento celular cuando cambiaban los niveles de oxígeno y nitrógeno.
Implicaciones más allá de la biología molecular
Este nuevo principio matemático podría modificar los modelos científicos actuales que explican la vida, al conectar la biología celular con la ecología. Permitiría entender cómo responden organismos y ecosistemas completos ante cambios en su entorno.
La investigación sienta las bases para una teoría unificada que abarque desde moléculas individuales hasta biosferas enteras. Sus aplicaciones prácticas podrían extenderse a la biotecnología, la agricultura y el estudio del cambio climático.
Los próximos pasos del equipo incluyen explorar cómo interactúan múltiples nutrientes al mismo tiempo y si esta ley se cumple en otros organismos, más allá de las bacterias. Para los investigadores, este avance podría servir como una base universal para estudiar los límites del crecimiento de la vida en todas sus formas.
*La creación de este contenido contó con la asistencia de inteligencia artificial. La fuente de esta información es de un medio del Grupo de Diarios América (GDA) y revisada por un editor para asegurar su precisión. El contenido no se generó automáticamente.
