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Las elefantas están preñadas hasta por dos años. Las hembras de algunas especies de peces pasan hambre durante semanas mientras llevan docenas de huevos y crías dentro de sus bocas. Una persona embarazada suele soportar meses de cansancio y náuseas. Estas son sólo algunas de las formas en que la reproducción requiere energía de las madres en todo el reino animal.
Pero es posible que los investigadores hayan subestimado en gran medida la energía que se necesita para reproducirse, según Dustin Marshall, ecólogo y biólogo evolutivo de la Universidad de Monash en Melbourne. Australia.
La energía adicional que un ser humano necesita para tener un bebé podría ser hasta 24 veces mayor de lo que estiman algunos modelos matemáticos influyentes, observaron Marshall y sus colegas en un estudio publicado en mayo.1. Para los animales que dependen de fuentes de calor externas para regular su temperatura corporal, llamados ectotermos, la diferencia es menor. La serpiente de la pampa (Tomodon dorsatus), por ejemplo, es aproximadamente cuatro veces el valor. Un tipo de pez de agua de mar llamado capelán (Mallotus filoso), es doble.
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Estos resultados no son sólo una curiosidad. Los investigadores utilizan modelos matemáticos para examinar cómo cambian las necesidades energéticas durante la vida de los animales, por ejemplo, durante el crecimiento, la alimentación y la reproducción. Estos, a su vez, alimentan las explicaciones de por qué las especies evolucionan de la forma en que lo hacen, como el número de crías que tienen o los beneficios de los nacimientos vivos sobre la puesta de huevos.
El trabajo del equipo de Marshall sugiere que las estimaciones de estos modelos sobre los requisitos energéticos para la reproducción a menudo ignoran o subestiman la energía que las madres gastan en producir y criar a sus crías, a veces denominadas costos “indirectos” de reproducción, en lugar de costos reproductivos. Costo directo, energía invertida y almacenada en la descendencia. Esto es como suponer que la energía necesaria para hacer un donut es igual a las calorías del donut mismo e ignorar el combustible necesario para cocinarlo.
Marshall dice que los hallazgos podrían influir en las teorías sobre aspectos del estilo de vida de los animales y mejorar las predicciones sobre cómo responderán los animales al cambio climático.
“La magnitud de estos costos indirectos es realmente asombrosa”, dice Lauren Buckley, ecologista y bióloga evolutiva de la Universidad de Washington en Seattle.
El embarazo en humanos cuesta 208.000 kilojulios adicionales (50.000 calorías), estimó el estudio.Fuente de la imagen: Jeffrey Greenberg/Global Image Collection/Getty
Cómo medir el uso de energía
En 2020, el equipo de Marshall decidió revisar la literatura de investigación en busca de docenas de estudios desde la década de 1930 hasta la década de 2000 que midieron la tasa de uso de energía en hembras embarazadas y no embarazadas o la energía almacenada directamente en la descendencia. En general, el equipo recopiló datos suficientes para calcular los costos directos e indirectos de la reproducción de 81 especies, desde animales microscópicos llamados rotíferos hasta peces, serpientes y humanos.
Para los datos humanos, por ejemplo, los investigadores se basaron en un artículo de 2004 para medir las tasas metabólicas en humanos antes y durante el embarazo.2. Utilizaron esto para estimar la energía adicional requerida durante nueve meses de embarazo (los costos indirectos) y lo combinaron con costos directos estimados, como el contenido energético total del recién nacido.
Los datos sobre la tasa metabólica no son fáciles de recopilar. Para medir la energía que usan las mujeres embarazadas, los investigadores rastrean la cantidad de oxígeno que usan y la cantidad de dióxido de carbono que exhalan.
Las patas de este pez están hechas para caminar y saborear el fondo marino.
En un estudio de 2007, por ejemplo, Ryan Samuel de la Universidad Estatal de Dakota del Sur en Brookings y sus colegas colocaron cinco cerdas preñadas en cámaras de vidrio selladas individualmente, equipadas con tubos que transportaban muestras de aire dentro y fuera, durante un día a la vez.3. “Como estudiante de posgrado en el proyecto, trabajé en turnos de noche para quedarme en casa y monitorear a los animales”, dice Samuel, quien tenía que asegurarse de que los cerdos estuvieran cómodos y que el equipo funcionara.
Además de los turnos de noche, existen otros problemas que dificultan el seguimiento del uso de energía durante el embarazo durante períodos mucho más largos que un solo día. “Si pasa más tiempo, tendrás que encontrar una manera de eliminar las heces y los desechos de los cerdos sin romper el sello de la cámara”, dice. Marshall dice que no sorprende que tales mediciones sean poco comunes en la literatura científica.
En cambio, a los modeladores les resultó más fácil calcular la energía almacenada en la descendencia, simplemente estimando la cantidad de hueso, grasa y proteína en el cuerpo de la descendencia, y combinándola con el contenido energético conocido de esos componentes. Los modeladores asumieron que esto equivale al costo energético de la reproducción. Algunos modelos han incluido estimaciones de costos indirectos, pero se supone que oscilan entre sólo el 5% y el 25% de la energía total gastada en reproducción, según el modelo.
Desequilibrio energético
Sin embargo, el equipo de Marshall descubrió que los costos indirectos de tener hijos suelen ser mucho más altos que los costos directos, contrariamente a los supuestos de modelos anteriores (ver 'Costos de tener un hijo').
Fuente: Referencia. 1
En los mamíferos, a los que a menudo les crece una placenta para proporcionar oxígeno y nutrientes y eliminar los desechos, y que mantiene estable la temperatura interna del cuerpo, los investigadores encontraron que los costos indirectos representan alrededor del 90% de los costos energéticos totales de la reproducción. Sólo el 10% de la energía total está contenida en la descendencia. En los humanos, el 96% de los 208.000 kilojulios (o aproximadamente 50.000 calorías) necesarios para la reproducción se consumen a través de costos indirectos.
Por el contrario, los investigadores encontraron que los ectotermos invierten menos de su presupuesto total de energía reproductiva en costos indirectos. En los animales ectotérmicos que dan a luz crías vivas, los costos indirectos constituyen en promedio aproximadamente el 55% de su capacidad reproductiva.
“Para los mamíferos, los costos indirectos de tener hijos eran enormes, y fue sorprendente ver cuán diferentes eran de otros organismos”, dice David Resnick, biólogo evolutivo de la Universidad de California en Riverside. Incluir el destete posparto (como la energía adicional necesaria para producir leche) agregaría costos adicionales.
Entre los animales ectotérmicos, los investigadores han descubierto que las especies que ponen huevos, como el krill antártico (euforia superba), gastan menos de su presupuesto de energía reproductiva en costos indirectos (producir y transportar óvulos) que aquellos que dan a luz a crías. “Cuando se pasa al embarazo vivo, hay un enorme aumento en los costos indirectos: el costo de mantener al bebé dentro de usted por más tiempo y de moverse y cargarlo”, dice Reznick.
Los rotíferos planctónicos (mostrados aquí con un aumento de ×100) fueron una de las especies más pequeñas examinadas en el estudio sobre costos reproductivos.Crédito: Frank Fox/Biblioteca de imágenes científicas
Investigadores que hablaron naturaleza Dijeron que en general les sorprendía que nadie hubiera medido los costos indirectos antes. “La mayoría de la gente dijo que, en retrospectiva, parece claro que estos costos deberían haber estado ahí, aunque nadie se dio cuenta de que serían tan altos”, añade Marshall. Otros se sorprenden, dice, de que los tratamientos matemáticos de la vida hayan asumido que estos costos son cero o bajos.
Marshall sugiere que la falta de mujeres en este campo puede haber llevado a los investigadores a prestar menos atención a los costos indirectos del parto.
Buckley dice que tampoco le sorprende que un campo con investigadores mayoritariamente masculinos deje de modelar estos costos.
Teoría de actualización
Se deberían incorporar mayores estimaciones de energía en los modelos de cómo viven los animales, dice Asta Odzigunetti de la Universidad de Tasmania en Hobart, Australia, quien modela cómo les irá a los peces en medio del cambio climático. Llevar a cabo estas revisiones llevará tiempo, afirma Marshall, porque reescribir los modelos no es fácil. Pero, a su vez, esto puede cambiar el peso de la evidencia detrás de algunas teorías sobre por qué los animales viven como lo hacen, como por ejemplo si los peces han alcanzado el tamaño corporal máximo para conservar energía para la reproducción, dice.
Nuevas estimaciones del uso de energía reproductiva también podrían mejorar las predicciones sobre cómo evolucionarán las especies en medio del cambio climático, afirma Odzigunetti. Esto se debe a que los modelos predictivos tienen en cuenta factores como los requisitos de energía para la reproducción, cómo el calor cambia la velocidad de las reacciones dentro del cuerpo de los animales y el tamaño de los animales.
Marshall y su equipo dicen que su estudio es sólo el primer paso hacia la determinación de los costos de reproducción en el reino animal. Debido a la escasez de datos, los investigadores a menudo tuvieron que extrapolar los costos del embarazo a partir de mediciones realizadas sólo en unos pocos momentos durante el embarazo, lo que limita la precisión de sus estimaciones, dice Marshall. En el futuro, afirma, serán necesarios estudios que midan los costes indirectos de la reproducción durante todo el período de gestación.
“Esperamos que más de nosotros hagamos un esfuerzo para cuantificar mejor este costo indirecto”, dice Buckley.
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