A Borges le interesaría: la ciencia explica nuevos secretos de las rayas de los tigres

Desde las manchas en las jirafas hasta las líneas onduladas de los tiburones ballena, la naturaleza está repleta de patrones que han fascinado a científicos y observadores durante siglos.

En el caso del tigre, sus icónicas rayas han sido motivo de estudio tanto en la biología como en la matemática.

Por no mencionar la obsesión de Borges con estos felinos... En 1972, el gran escritor argentino publicó el libro de poemas El oro de los tigres (Emecé), título que alude a la penumbra amarillenta, producto de la ceguera de Borges, y al tigre en sí mismo, animal paradigmático en el universo borgeano.

Hasta hace poco, una de las principales herramientas para comprender su origen eran los patrones de Turing, una teoría formulada en 1952 por el pionero de la computación Alan Turing.

Sin embargo, recientes investigaciones citadas por The New Yorker han ampliado nuestra comprensión sobre cómo se generan estos diseños en la piel de los animales.

El modelo de Turing: ecuaciones que dibujan la piel de los animales

Alan Turing es ampliamente reconocido por sus contribuciones a la informática y la inteligencia artificial, pero su último trabajo antes de morir abordó un problema diferente: cómo las células en un embrión pueden organizarse en patrones complejos.

En su artículo The Chemical Basis of Morphogenesis, propuso que estos patrones emergen debido a la interacción de dos sustancias químicas: un activador, que estimula la producción de sí mismo y de un inhibidor, que bloquea su expansión.

Esta dinámica genera estructuras periódicas que podrían explicar las manchas en los leopardos, las franjas en las cebras o las ondas en la piel de los peces.

Para ilustrar este concepto, el matemático James D. Murray propuso en 2012 una analogía: imaginemos un campo seco con saltamontes distribuidos uniformemente.

A medida que la temperatura aumenta, los insectos sudan y su transpiración inhibe la propagación del fuego en algunas zonas. ¿Cómo se verá el patrón de quemado en el campo?

Dependiendo de la velocidad del fuego y la cantidad de sudor, podrían formarse manchas o rayas, tal como ocurre con los pigmentos en la piel de algunos animales.

Patrones más nítidos: un descubrimiento inesperado

Aunque los modelos de Turing han sido fundamentales para entender la formación de patrones, un hallazgo reciente ha revelado un aspecto que antes se pasaba por alto.

Ben Alessio y Ankur Gupta, investigadores en la Universidad de Colorado Boulder, estaban estudiando un fenómeno físico llamado difusioforesis, que describe cómo partículas grandes pueden moverse arrastradas por otras más pequeñas en un fluido en dispersión.

Al incorporar este principio a los modelos de Turing, los científicos notaron que los patrones resultantes eran más definidos y nítidos, con contornos más precisos.

“Era como si hubieran sido dibujados con lápiz en lugar de con un pincel”, explicó Alessio. Buscando un ejemplo en la naturaleza, visitó el Birch Aquarium en San Diego y observó un pez cuyas líneas hexagonales se parecían a sus simulaciones matemáticas. Fue un momento clave para la investigación.

El caso del ratón rayado africano: experimentos con genética y patrones

Si bien los modelos de Turing explican bien la formación de patrones en peces y anfibios, en los mamíferos la situación es diferente.

Para explorar cómo se generan estos diseños en la piel de los mamíferos, Ricardo Mallarino, biólogo del desarrollo en la Universidad de Princeton, estudió un caso particular: el ratón africano rayado (Rhabdomys pumilio).

Este pequeño roedor tiene en su piel células progenitoras que determinan si un pelo será claro u oscuro, lo que da lugar a su distintivo patrón de rayas.

Analizando embriones de esta especie, Mallarino encontró que los patrones ya estaban predeterminados antes de que se desarrollara el pelaje, como si fueran el “boceto” en un libro para colorear.

Con el uso de la técnica de edición genética CRISPR, su equipo identificó genes que regulaban la formación de estas rayas.

Al modificar estos genes, lograron alterar el grosor de las franjas, confirmando que los patrones no solo dependen de la difusión química, sino también de la expresión genética.

Extendiéndolo a otras especies, descubrieron que 90 especies de roedores rayados compartían este mecanismo.

Sin embargo, hubo un caso atípico: la ardilla terrestre de trece líneas (Ictidomys tridecemlineatus), cuyo patrón parece formarse por un mecanismo completamente distinto.

Esto sugiere que la naturaleza ha desarrollado múltiples estrategias para generar patrones en la piel de los animales.

¿Para qué sirven estos patrones? Las hipótesis evolutivas

¿Por qué algunos animales tienen patrones tan complejos y otros no? Existen varias hipótesis, aunque ninguna explica todos los casos.

1. Camuflaje: Esta es la explicación más común. Muchos animales usan sus patrones para mimetizarse con el entorno y evitar a los depredadores. Por ejemplo, los ratones rayados africanos son diurnos y tienen depredadores aéreos, lo que refuerza la idea de que sus franjas los ayudan a confundirse con la vegetación.
2. Selección sexual: En algunas especies, los patrones pueden ser atractivos para las parejas. Aunque este no parece ser el caso del tigre, sí lo es en aves o peces tropicales con colores llamativos.
3. Regulación térmica: Se ha sugerido que las rayas podrían ayudar a disipar el calor. Sin embargo, un estudio de 2018 cuestionó esta idea en cebras, al encontrar que no había diferencias significativas de temperatura entre los equinos rayados y los de color uniforme.
4. Defensa contra insectos: Una hipótesis más reciente propone que las rayas pueden ahuyentar a los insectos picadores. Un estudio experimental demostró que menos moscas se posaban en caballos cubiertos con telas a rayas en comparación con aquellos con mantas lisas.

Un misterio aún sin resolver

A pesar de los avances en biología del desarrollo y modelos matemáticos, la formación de patrones en la piel de los animales sigue siendo un tema fascinante y en parte enigmático.

Sabemos que involucra la interacción de factores genéticos, químicos y ambientales, pero aún quedan preguntas por responder.

Al final del artículo, The New Yorker cita un pasaje de Just So Stories, de Rudyard Kipling, en el que un leopardo recién moteado reflexiona sobre sus nuevas manchas y la manera en que le permiten camuflarse mejor.

Más allá de la ficción, la naturaleza ha desarrollado mecanismos impresionantes para crear patrones en la piel de los animales, y la ciencia continúa descubriendo sus secretos.