Desarrollan la fórmula que predice el impacto de la temperatura en los seres vivos

Un equipo internacional de investigadores con participación de la Universidad de Granada (UGR) ha conseguido desarrollar un modelo matemático que predice con una precisión sin precedentes cómo afecta la temperatura a todos los niveles de la vida. El estudio, publicado en Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), revela una curva universal que describe este comportamiento en casi todos los organismos.

El estudio ha contado con la participación de Ignacio Peralta Maraver, investigador del Departamento de Ecología y de la Unidad de Excelencia Modeling Nature (MNat) de la UGR, junto a científicos de Francia e Irlanda. La investigación demuestra que, desde el nivel molecular hasta el ecosistema, todos los procesos que varían con la temperatura pueden unificarse bajo una única ecuación.

Un patrón universal

La ecuación, denominada Curva Universal de Rendimiento Térmico (UTPC), unifica miles de curvas distintas. ParaDesarrollan una fórmula universal para predecir el impacto de la temperatura en los seres vivos, "este modelo puede convertirse en una nueva norma en ecología y fisiología del calentamiento global". Lo más sorprendente es que se aplica a todas las especies y a cualquier medida de su rendimiento, desde lagartos corriendo hasta la división celular en bacterias.

Una investigación internacional en la que participa la Universidad de Granada ha unificado más de 30.000 medidas de rendimiento térmico en unas 2.700 especies

Un equipo internacional de investigadores con participación de la UGR ha conseguido desarrollar un modelo matemático que predice con una precisión sin precedentes la manera en que la temperatura afecta a todos los niveles de la vida, desde enzimas hasta ecosistemas completos. El estudio, que acaba de ser publicado en la revista Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), revela que existe una curva universal que describe este comportamiento en prácticamente todos los organismos vivos, un hallazgo que revolucionará la comprensión del impacto del calentamiento global del planeta en la naturaleza.

El estudio ha contado con la participación de Ignacio Peralta Maraver, investigador del Departamento de Ecología y de la Unidad de Excelencia Modeling Nature (MNat) de la Universidad de Granada, Jean-François Arnoldi, de la Estación de Ecología Teórica y Experimental del CNRS en Moulis (Francia), y Andrew L. Jackson y Nicholas Payne, del Departamento de Zoología del Trinity College de Dublín. La investigación demuestra que, desde el nivel molecular hasta la escala del ecosistema, todos los procesos que varían con la temperatura pueden unificarse bajo una única ecuación matemática.

El patrón universal de la naturaleza

Para Ignacio Peralta-Maraver, «este modelo puede convertirse en una nueva norma en ecología y fisiología del calentamiento global». Todos los seres vivos están afectados por la temperatura, pero la ecuación matemática recién validada —la Curva Universal de Rendimiento Térmico (UTPC, por sus siglas en inglés)— unifica decenas de miles de curvas aparentemente distintas que explican cómo funcionan las especies a diferentes temperaturas. Lo más sorprendente es que la UTPC no solo parece aplicarse a todas las

especies, sino también a cualquier medida de su rendimiento frente a variaciones térmicas: desde lagartos corriendo en una cinta a tiburones nadando en el océano, pasando por la tasa de división celular en bacterias.

Lo más relevante de la nueva UTPC es que muestra un patrón común: a medida que los organismos se calientan, su rendimiento aumenta lentamente hasta alcanzar un óptimo (donde es máximo), pero con un mayor calentamiento el rendimiento desciende rápidamente. Ese rápido declive por encima de la temperatura óptima significa que el sobrecalentamiento puede ser peligroso, con riesgo de fallo fisiológico o incluso de muerte. Una de las conclusiones más claras del trabajo es que las especies podrían estar más limitadas de lo que se temía en su capacidad de adaptación al cambio climático global, dado que en la mayoría de regiones las temperaturas siguen aumentando.

Comprender cómo se adaptan las especies a los cambios

Los resultados del trabajo son consistentes en un análisis de más de 30.000 medidas diferentes de rendimiento y una enorme diversidad de especies: desde bacterias hasta plantas, y desde lagartos hasta insectos. Esto significa que el patrón se mantiene en especies de todos los grandes grupos que han divergido ampliamente durante miles de millones de años de evolución.

A pesar de esta gran diversidad biológica, el estudio demuestra que, en esencia, todas las formas de vida siguen estando notablemente limitadas por esta «regla» que dicta cómo la temperatura influye en su capacidad de funcionar. Lo máximo que la evolución ha logrado es desplazar la curva hacia arriba o hacia abajo, pero la vida no ha encontrado la forma de apartarse de esta forma específica de rendimiento térmico. El siguiente paso en la investigación será utilizar este modelo como referencia para identificar si existen especies o sistemas que, aunque sea de forma sutil, logren escapar de este patrón. Si se encuentran, habrá que preguntarse por qué y cómo lo hacen, especialmente teniendo en cuenta las proyecciones de un clima cada vez más cálido en las próximas décadas.

Este modelo puede convertirse en una nueva norma en ecología y fisiología del calentamiento global"

Ignacio Peralta-Maraver

Investigador del Departamento de Ecología y de la Unidad de Excelencia Modeling Nature

Riesgos del sobrecalentamiento

La nueva UTPC muestra un patrón común: el rendimiento aumenta con la temperatura hasta un punto óptimo y, a partir de ahí, desciende rápidamente. Este rápido declive por encima de la temperatura óptima significa que el sobrecalentamiento puede ser peligroso, con riesgo de fallo fisiológico o incluso de muerte.

Una de las conclusiones del trabajo es que las especies podrían estar más limitadas de lo que se creía en su capacidad de adaptación al cambio climático global. Este hallazgo es especialmente relevante dado que en la mayoría de las regiones las temperaturas continúan aumentando.

Los resultados se han validado con un análisis de más de 30.000 medidas de rendimiento en una enorme diversidad de especies. Esto demuestra que el patrón se mantiene en grandes grupos que han divergido durante miles de millones de años de evolución, desde bacterias y plantas hasta lagartos e insectos.

A pesar de la diversidad biológica, la vida sigue limitada por esta "regla". Lo máximo que la evolución ha logrado es desplazar la curva, pero no alterar su forma. El siguiente paso será usar el modelo para buscar especies que escapen a este patrón y entender cómo lo hacen, de cara a un clima cada vez más cálido.