Locomoció rotativa en sistemes vius
Alguns organismes són capaços de locomoció rodante. No obstant, les rodes i hèlices verdaderes —a pesar de la seua ubiqüitat i utilitat en els vehículs fets per humans— no han aplegat a ser desenrollades en els processos evolutius per al desplaçament dels sers vius. L'única excepció es dona en certs microorganismes, en els que s'han desenrollat flagelos que giren sobre el seu eix llongitudinal i actuen com un sacacorchos. Les criatures en rodes, en definitiva, solament es troben en la ficció especulativa.
Donada l'ubiqüitat de la roda en la tecnologia humana, i l'existència d'anàlecs biològics de moltes atres tecnologies (com les ales i les lents), la falta de rodes en el món natural semblaria exigir una explicació, i, segons els biòlecs, el fenomen s'explica àmpliament per dos factors principals. En primer lloc, hi ha varis obstàculs de desenrolle i evolutius per a l'aparició d'una roda per selecció natural, abordant la pregunta «¿Per qué la vida no pot evolucionar rodes?». En segon lloc, les rodes a sovint estan en desventaja competitiva en comparació a atres mijos de desplaçament (com caminar, córrer o esgolar-se) en entorns naturals, abordant la pregunta «Si les rodes pogueren evolucionar, ¿per qué podrien ser rares de tots modos?». Esta desventaja específica de l'entorn també explica per qué els humans varen abandonar la roda en certes regions a lo manco una volta en l'història.
Casos coneguts de rotació en biologia
[editar | editar còdic]Rodadura
[editar | editar còdic]
Alguns organismes usen la rodadura com a mig de locomoció. Estos eixemples no constituïxen l'us d'una roda, ya que l'organisme es fa girar com un tot, en lloc d'amprar parts separades que giren independentment.
Vàries espècies d'organismes allargats formen els seus cossos en un bucle en la finalitat de rodar, incloent certes orugas, larves d'escarabats tigre, miriàpodes, gambes mantis, i certes salamandres. Atres espècies adopten postures més esfèriques, principalment per a la defensa, que poden permetre la rodadura; este comportament s'ha observat en pangolinés, erizos, armadillos, fardachos armadillo, isópodos, aranyes de rodes, i trilobites fosilizados. Estes espècies poden rodar pasivamente (baixe l'influència de la gravetat o el vent) o activament, per lo general per mig de l'alteració de la seua forma per a generar una força de propulsió.
Els estepicursorés són les parts aérees de certes plantes, que se separen de la raïl i roden en el vent per a dispersar les seues llavors.
Els escarabats peloteros formen esferes en excrements d'animals, als que fan rodar en els seus cossos. A pesar de que és la bola de la femta la que roda en lloc del propi escarabat, els escarabats s'enfronten a moltes de les mateixes dificultats mecàniques en les que breguen els organismes de rodadura.
Els queratinocitos, un tipo de cèlula de la pell, migran en un moviment de balancege durant el procés de cicatrisació de ferides.
Els rotíferos, encara que el seu nom en llatí significa "portador de roda", no tenen una estructura de rotació, sino més be un anell de cilios que colpegen rítmicament, utilisat per a l'alimentació i la propulsió.
Rotació lliure
[editar | editar còdic]Macroscòpica
[editar | editar còdic]Entre els animals, existix un únic eixemple conegut d'una estructura aparentment de gir lliure, encara que no és propulsivo: l'estil cristalí de certs bivalvats i gastrópodos. L'estil consistix en una vareta transparent de glicoproteínas que està formada contínuament en un sac forrat en cilios, i s'estén cap a l'estòmec. Els cilios fan girar la vareta, de manera que es enrolla en bri de mucosidad. A mida que la vareta es dissol llentament en l'estòmec, llibera enzimes digestives. Les estimacions de la velocitat de rotació de l'estil in viu varien significativament, i no està clar si l'estil es fa girar contínua o intermitentement.
Molecular
[editar | editar còdic]Hi ha dos eixemples coneguts d'estructures giratòries a escala molecular utilisats per les cèlules vives. l'ATP sintasa és una enzima utilisada en el procés d'almagasenament i transferència d'energia, en particular en la fotosíntesis i la fosforilación oxidativa. Té certa similitut en els motors flagellares, que es discutixen a continuació. Se supon que l'evolució de la ATP sintasa és un cas d'evolució en mosaic, pel que dos subunidades, cada una en les seues pròpies funcions, s'han associat i conseguit una nova funcionalitat.
L'únic eixemple conegut d'una "roda" biològica, un sistema capaç de proporcionar un parell motor propulsivo continu sobre un element fix al cos, és el flagelle, una coa com un sacacorchos utilisat per procariotas unicelulars per a la propulsió.:396 El flagelle bacterià és l'eixemple més conegut. Al voltant de la mitat de totes les bactèries conegudes tenen a lo manco un flagelle, lo que indica que la rotació pot ser de fet la forma més comuna de locomoció en els sistemes vius, encara que el seu us es restringix a l'entorn microscòpic.
En la base del flagelle bacterià, a on entra en la membrana celular, una proteïna motora actua com un motor rotatiu. El motor és alimentat per la força motriu de protones, és dir, pel fluix de protonés (ionés d'hidrogen) a través de la membrana celular bacteriana per un gradient de concentració establit pel metabolisme de la cèlula. (En les espècies del gènero Vibrio, hi ha dos tipos de flagelos, lateral i polar, i alguns són impulsats per una bomba de ions de sodi en lloc d'una bomba de protones.) Els flagelos són prou eficients, permetent que les bactèries es mouen a velocitats de fins a a 60 llongituts de cèlules per segon. El motor giratori en la base del flagelle és similar en estructura a la ATP sintasa. Les bactèries Spirillum tenen cossos helicoidals en flagelos en cada extrem, que giren al voltant de l'eix central del seu cos mentres que es mouen a través de l'aigua.
Archaea, un grup d'procariota separat de les bactèries, també dispon de flagelos que són accionados per les proteïnes de motor rotatiu, que són estructuralment i evolutivamente distints dels flagelos bacterians. Mentres que els flagelos bacterians varen evolucionar des del sistema de secreció de tipo III de les bactèries, els de les estoves semblen haver evolucionat dels pili de tipo IV.
Algunes cèlules eucariotas, tals com el protista Euglena i l'esperma animal, també tenen flagelos. No obstant, els flagelos eucariota no giren en la base; més be, es doblen de tal manera que la punta dels flagelos assota en círcul. El flagelle eucariota, també cridat cilio o undulipodio, és estructuralment i evolutivamente distint del flagelle procariota.
Barreres biològiques als organismes de rodes
[editar | editar còdic]Llimitacions evolutives
[editar | editar còdic]
Els processos de l'evolució, tals com s'entenen en l'actualitat, poden ajudar a explicar per qué la locomoció de rodes no ha evolucionat en els organismes multicelulares: en poques paraules, una estructura o sistema complex no evolucionarà si la seua forma incompleta no proporciona cap benefici per a l'organisme.
D'acort en la síntesis evolutiva moderna, les adaptacions es produïxen de forma gradual a través de la selecció natural, per lo que els grans canvis genètics solen estendre's dins de les poblacions solament si no disminuïxen l'aptitut dels individus. Encara que els canvis neutres (els que no proporcionen cap benefici) es poden propagar a través de la deriva genètica, i els canvis perjudicials poden propagar-se en algunes circumstàncies,:728-729 els grans canvis que requerixen varis passos solament es produiran si les etapes intermiges aumenten l'aptitut. Richard Dawkins descriu l'assunt: "The wheel may be one of those cases where the engineering solution ca be seen in plain view, yet be unattainable in evolution because it lies [on] the other side of a deep valley, cutting unbridgeably across the massif of Mount Improvable." ("La roda pot ser un d'eixos casos en els que la solució d'ingenieria es pot vore simple vista, no obstant, és inalcançable en l'evolució perque yacer a l'atre costat d'una vall profunda, tallant infranqueablemente a través de la serra del Mont Improvable.") En tal paisage adaptatiu, les rodes poden considerar-se un "pico" molt favorable, pero la vall al voltant d'eixe pico pot ser massa profunt o ampli pel acervo gènic per a migrar a través de la deriva genètica o la selecció natural. Stephen Jay Gould senyala que l'adaptació biològica es llimita a treballar en components disponibles, comentant que ""wheels work well, but animals llaure debarred from building them by structural constraints inherited as an evolutionary legacy" ("les rodes funcionen be, pero els animals estan privats de la construcció d'elles per les llimitacions estructurals heretades com un llegat evolutiu."):48
Per lo tant, la selecció natural explica per qué les rodes són una solució poc provable per al problema de la locomoció – una roda parcialment evolucionada, en un o més dels seus components clau faltantes, provablement no impartiria una ventaja per a un organisme. L'excepció a açò és el flagelle, l'únic eixemple conegut en la biologia d'un sistema de propulsió que gira lliurement; en l'evolució dels flagelos, els components individuals varen ser reclutats d'estructures antigues, en les que realisaven tasques no relacionades en la propulsió. El cos basal, que és ara el motor rotatiu, per eixemple, podria haver evolucionat a partir d'una estructura utilisada per la bactèria per a injectar toxines en atres cèlules. Este reclutament d'estructures prèviament evolucionades per a servir a noves funcions es diu exaptación.
El biòlec molecular Robin Holliday ha escrit que l'absència de rodes biològiques argumenta en contra del creacionisme i el disseny inteligent de la diversitat de la vida, degut a que en tractar-se d'un creador inteligent – lliure de les llimitacions impostes per l'evolució – s'esperaria que desplegara rodes onsevullga que anaren d'utilitat.
Restriccions del desenroll i anatòmics
[editar | editar còdic]Plantilla:Wikilibros Per mig de processos de fabricació humans, els sistemes de rodes de complexitat variable han demostrat ser prou simples de construir, i els problemes de transmissió d'energia i de fricció han demostrat ser tractables. No està clar, no obstant, si els molt diferents processos del desenroll embrionari s'adapten a – o inclús siguen capaços de – produir una roda funcional, per les raons descrites a continuació.[nota 1]
El major impediment anatòmic per als organismes multicelulares de rodes és l'interfaç entre els components estàtics i giratoris de la roda. En qualsevol cas, passiva o activa, la roda (i possiblement l'eix) deu ser capaç de girar lliurement sobre el restant de la màquina o organisme.[nota 2] A diferència de les articulacions dels animals, que tenen un ranc de moviment llimitat, una roda deu ser capaç de girar a través d'un àngul arbitrari sense necessitat de ser "desenrollada". Com a tal, una roda no pot estar unida permanentment a l'eix al voltant del com gira (o, si l'eix i la roda estan fixats junts, l'eix no es pot fixar al restant de la màquina o organisme):44 Hi ha varis problemes funcionals creats per este requisit que poden aplegar a ser intractables.
La transmissió de potència a les rodes motrius
[editar | editar còdic].jpg){kind=link}
En el cas d'una roda accionada, deu existir un parell de torsió per a generar la força locomotora. En la tecnologia humana, este parell de torsió es proporciona generalment per un motor, dels quals hi ha molts tipos (elèctric, impulsat per pistón, neumàtic, i hidràulic), i per la força humana (com en el cas d'una bicicleta). En els animals, el moviment es conseguix típicament per l'us dels músculs esquelètics, que deriven la seua energia del metabolisme dels nutrients dels aliments.:406 Degut a que estos músculs estan units a abdós components que deuen moure's un respecte a l'atre, no són capaços de conduir directament una roda. Ademés, els animals grans no poden produir altes acceleració, perque l'inèrcia aumenta ràpidament sobre el tamany del cos.
Fricció
[editar | editar còdic]En els sistemes mecànics típics, algun tipo de cojinete i/o lubrificant deu ser utilisat per a reduir la fricció en l'interfaç entre dos components. La reducció de la fricció és vital per a reduir al mínim el desgast dels components i previndre el sobrecalentamiento. A mida que la velocitat relativa dels components s'eleva, i a mida que la força de contacte entre ells aumenta, l'importància de la mitigació de fricció aumenta també. En articulacions biològiques tals com la genoll humana, la fricció es reduïx per mig d'un cartílec en un coeficient de fricció molt baix, aixina com pel líquit sinovial, un lubrificant que té una viscosidad molt baixa. Gerhard Scholtz, professor del Institut für Biologie Vergleichende Zoologie ("Institut de Biologia i Zoologia Comparada") de l'Universitat Humboldt de Berlín, afirma que un lubrificant secretado similar o material celular mort podrien permetre-li a una roda biològica girar lliurement.
La transferència de nutrients i residus
[editar | editar còdic]Atre problema potencial que sorgix en l'interfaç entre la roda i l'eix (o entre l'eix i el restant del cos) és la capacitat d'un organisme per a transferir materials a través d'este interfaç. Si els teixits que componen una roda estan vius, tindrien que ser alimentats en oxigen i nutrients i els seus residus tindrien que ser retirats a fi de mantindre el metabolisme. Un sistema circulatori animal típic, compost per gots sanguíneus, no seria capaç de proporcionar el transport a través de l'interfaç.:405 En absència de circulació, l'oxigen i els nutrients tindrien que difondre's a través de l'interfaç, un procés que seria molt llimitat per la pressió parcial i l'àrea superficial disponible, d'acort en la llei de difusió de Fick.:48 Per a grans animals multicelulares, la difusió seria insuficient. Alternativament, una roda podria estar composta per materials excretados i no vius, com la queratina, de la que estan composts el pèl i les ungles.
Vore també
[editar | editar còdic]Notes
[editar | editar còdic]Referències
[editar | editar còdic]- Este artícul conté una traducció derivada de «Locomoción rotativa en sistemas vivos» de Wikipedia en castellà publicada baix la Llicència de documentació lliure de GNU i la Llicència Creative Commons Reconeiximent-CompartirIgual 4.0 Internacional.
Erro en la cita: Existixen etiquetes <ref> per a un grup nomenat "nota", pero no es trobà una etiqueta <references group="nota"/>