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Pólipos pulsantes en colonias complejas

Los biólogos están considerablemente interesados en piezas simples que se combinan para formar un todo más grande. Las hormigas forman una sociedad sofisticada. Un cardumen gira bruscamente al unísono. Las células de un marcapasos se sincronizan con un latido del corazón mientras que millones de neuronas forman pensamientos.

La colonia acuática Hydractinia Hidroidea está compuesta por pólipos conectados, organismos cilíndricos capaces de absorber alimento del ambiente y digerirlo. A pesar de que un pólipo responde solamente a lo que ocurre en su alrededor inmediato y puede interactuar con otros solamente a través de un tubo conector para compartir fluidos, una colonia de cientos de pólipos individuales es capaz de respuestas ambientales integradas. Los nutrientes se distribuyen a los pólipos que los necesitan más. Las colonias se desarrollan con estructuras radicalmente diferentes según la disponibilidad de alimento. (Vea una animación de un pólipo en contracción).

Para simular colonias con grandes números de pólipos más fácilmente, el profesor Leo Buss de Yale University quería saber si cada pólipo podía representarse como un simple oscilador no lineal. Para ayudarlo, Rimas Surna, especialista en técnicas avanzadas de imagen, desarrolló un proceso para convertir videos de pólipos individuales en una representación digital que podía estudiarse en tres dimensiones con la ayuda de Mathematica.


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Imagen capturada de un pólipo...
 
Software de imagen crea un contorno digital del interior...
 
...el cual permite a los científicos medir el volumen a diferentes puntos a lo largo.

Usando el gráfico de más abajo, la forma del pólipo en cualquier momento durante sus oscilaciones pueden verse en las secciones cruzadas en la parte superior de las crestas, los fondos de los valles por tiempo entre los dos. Mientras que las oscilaciones en el lado conectado al fluido comunal de la colonia varían considerablemente, los grandes picos oscilatorios en la mitad del pólipo permanecen notoriamente estables a pesar de las influencias externas. Este comportamiento sugiere analogías a sistemas no lineales tales como ciertos tipos de neuronas cuya actividad depende solamente de las condiciones iniciales.



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Gráfico de expansiones y contracciones a lo largo de un polípo generado por Mathematica.

¿Las comparaciones entre fenómenos de otra manera distintos son útiles, o acaso sus similitudes son meramente superficiales? Con la ayuda de software avanzado de visualización como Mathematica, cada experimento nuevo tiene el potencial de ofrecer evidencia convincente o inspirar conexiones inesperadas.



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