
Hacer bebés puede requerir 10 veces más energía de lo que pensábamos

Todos sabemos que tener hijos es caro, pero esa verdad es más universal de lo que piensas. En todas las especies animales, tener descendencia puede ser hasta 10 veces más costoso energéticamente de lo que se suponía anteriormente, según un nuevo estudio publicado el 16 de mayo en Ciencia. Específicamente, los costos metabólicos indirectos para las madres embarazadas han sido seriamente subestimados en teorías biológicas pasadas, según los autores.
El análisis, primero en su tipo, excluye los costos del cuidado de los padres (como la lactancia o el suministro de alimentos) después de que se ponen los huevos o nacen las crías, y se centra únicamente en los aportes de energía necesarios para crear esos huevos o crías. Aún así, descubre que se está pagando un alto precio biológico para traer nueva vida al mundo. Los hallazgos tienen implicaciones para nuestra comprensión fundamental de la biología y la ecología, y también para la conservación de la vida silvestre y la previsión del futuro de la biodiversidad bajo el cambio climático.
“Esto es como reescribir libros de texto”. hamburguesa robbiedice un profesor asistente de biología en la Universidad de Kentucky que no participó en la nueva investigación. Ciencia popular. “A menudo se ha descuidado el coste de la biosíntesis y se ha asumido que es bastante insignificante. Pero esto muestra que existe un costo enorme de hacer crecer y desarrollar descendencia desde la fertilización hasta el nacimiento que no se convierte en biomasa: todo simplemente se quema”.
“Muchos de nosotros hemos estado tratando de calcular los costos energéticos directos de la reproducción y, en cierto modo, hemos suscrito el supuesto de que podemos ignorar estos costos indirectos”, dice Lauren Buckley, un ecologista evolutivo de la Universidad de Washington que no formó parte del equipo de estudio. “Estos autores dicen que los costos indirectos superan a los costos directos. Eso tiene importantes ramificaciones en la forma en que pensamos sobre la energía de los organismos en su entorno”.
En la reproducción, está la energía encarnada por la descendencia: las crías que emergen de los huevos o las crías recién nacidas que resultan de un nacimiento vivo. Esta energía directa proviene de la madre y acaba como tejido biológico en un nuevo individuo. Este costo energético se mide evaluando la composición de la descendencia y estimando la cantidad de energía que contiene.
Pero también están los costos indirectos para la reproducción: la energía gastada en sintetizar y transportar esa descendencia, que hasta ahora no se había cuantificado en gran medida. Según el nuevo estudio, este último supera ampliamente al primero en muchas especies, particularmente en los mamíferos. Los hallazgos demuestran que la producción de animales es un proceso ineficiente, similar a hacer funcionar el motor de un automóvil, dice Michael Kearney, ecólogo y biólogo de la Universidad de Melbourne que no formó parte de la nueva investigación. La mayor parte de la energía invertida en la reproducción se desperdicia en forma de calor y otros subproductos metabólicos resultantes de las reacciones químicas y biológicas que permiten la formación de nueva vida. Se necesita más energía para sintetizar tejido de la que contiene el propio tejido resultante.
El estudio evaluó animales de todos los taxones, dividiéndolos en tres grupos: ectotermos que ponen huevos (comúnmente conocidos como animales de “sangre fría”), ectotermos que viven (como muchos reptiles y artrópodos) y mamíferos, que llevan vida joven e internamente. controlan su temperatura corporal (es decir, son “de sangre caliente”). Los costos variaron ampliamente entre especies, pero en promedio los investigadores encontraron que para los ectotermos que ponen huevos, un promedio de alrededor del 40% del costo energético total de la reproducción es indirecto. Para los ectotermos que viven con vida, esa proporción llega hasta aproximadamente la mitad. Y, en el caso de los mamíferos, la cantidad de energía metabólica indirecta gastada durante la reproducción constituye aproximadamente el 90% de la energía total utilizada en el proceso desde la fertilización hasta el nacimiento.
Para llegar a estas cifras, los científicos escanearon miles de artículos de investigación y evaluaron formalmente 171 artículos relevantes publicados anteriormente sobre el metabolismo y la reproducción animal, que abarcan datos sobre 81 especies en total. (Las aves fueron excluidas del análisis cuantitativo debido a la falta de suficiente investigación previa). Los estudios incluidos en el metanálisis contenían datos sobre cuánta energía quemaban los animales individuales al inicio del estudio, la energía utilizada mientras llevaban huevos o crías, y /o contenido energético de la descendencia. A partir de esta investigación anterior, los autores combinaron datos dispares y crearon un modelo matemático simple para comprender los costos directos e indirectos de la reproducción. Estiman que los costos indirectos de la reproducción son una función lineal, relacionada con el tiempo dedicado a gestar crías o huevos y el aumento metabólico asociado con esa etapa de la vida.
Los investigadores también modelaron los costos reproductivos indirectos de varias especies dentro de sus tres grupos de análisis. Entre los mamíferos, encontraron que los murciélagos pardos tenían los costos indirectos más bajos, alrededor del 75% del total de energía reproductiva, mientras que los humanos tenían uno de los más altos. Desde la fertilización hasta el nacimiento, un embarazo humano desde la fertilización consume 24 veces más energía metabólica que la energía directa almacenada en un recién nacido. En otros términos, los costos indirectos de tener un hijo representan el 96% de la carga energética total de la reproducción.
No está claro exactamente a dónde va todo ese exceso de energía, pero los autores del estudio plantean la hipótesis de que la creación de la placenta o el metabolismo de la descendencia quema las calorías de la madre. Se necesita más investigación para estar seguro.
Lo que está claro es que si los hallazgos del estudio son ciertos, entonces gran parte de la biología animal podría necesitar una reevaluación. “Nuestro trabajo… desafía directamente la mayoría de los modelos biológicos de crecimiento animal y sus historias de vida”, Samuel Gintherdice el autor principal del estudio y estudiante de doctorado en la Universidad de Monash en Australia Ciencia popular.
El nuevo modelo de reproducción podría alterar significativamente las estimaciones de la capacidad de carga de los ecosistemas y nuestra comprensión de los recursos necesarios para sustentar la supervivencia de las especies, afirma Caroline Williams, bióloga integrativa de la Universidad de California-Berkeley que no participó en la investigación. También podría cambiar la forma en que entendemos las compensaciones que los organismos hacen en el crecimiento y la supervivencia: aspectos como el tamaño del cuerpo y la esperanza de vida pueden verse más afectados por la reproducción de lo que pensábamos, señala. El envejecimiento también podría estar estrechamente relacionado con el metabolismo reproductivo, añade Burger; tal vez el coste de tener crías acelere la senescencia de un animal.
A mayor escala, los hallazgos amplifican las preocupaciones sobre cómo el cambio climático está afectando la vida en la Tierra. Ginther y sus colegas señalan que el metabolismo ectotérmico está estrechamente relacionado con la temperatura ambiente y aumenta con el aumento del calor. Plantean la hipótesis de que el calentamiento global podría aumentar los ya elevados costes metabólicos de la reproducción y dar lugar a una descendencia más pequeña y menos vigorosa, especialmente entre los animales de sangre fría.
“Muchos organismos viven al límite energético, especialmente en el contexto del cambio climático y los fenómenos extremos”, dice Buckley. “Si hay costos que no hemos tenido en cuenta anteriormente, se trata de desafíos adicionales para el bienestar de los organismos y ecosistemas de los que no éramos conscientes”.
El estudio “es un paso inicial realmente bueno” hacia una mejor comprensión de la gestación y la reproducción, afirma Williams. Pero queda mucho trabajo por hacer. Señala que necesitamos muchos más datos sobre los costos energéticos reales, no modelados, entre diferentes especies de animales. Como resultado de estos datos limitados, los tamaños de muestra del estudio fueron pequeños. Buckley añade que los autores tuvieron que hacer algunas suposiciones importantes para producir su modelo matemático; por ejemplo, que los costos metabólicos indirectos aumentarían linealmente durante el período de gestación. “Las suposiciones parecen razonables en general, pero será interesante ver cómo la gente intenta cuantificar mejor los costos reproductivos en el futuro”, explica. Y quedan muchas preguntas sin respuesta, como los costos comparativos de la lactancia versus la digestión para los mamíferos, si los costos de la energía reproductiva masculina también pueden estar subestimados y cómo encajan las aves en todo esto.
Esto “pone de relieve lo poco que sabemos”, dice Kearney. Pero ahora al menos tenemos un primer vistazo crítico a un aspecto subestimado de la maternidad.