October 24, 2013

by Bob Yirka , Phys.org

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Credit: puppy-training-solutions

(Phys.org)—Investigadores del Instituto de Tecnología de Georgia han descubierto que los mamíferos por encima de cierto tamaño parecen ajustarse a lo que han denominado, la «ley de la micción», es decir, los mamíferos de todos los tamaños, informan, tardan aproximadamente 21 segundos en vaciar su vejiga. No contento con usar los datos existentes, el equipo de investigación realizó trabajo de campo, visitando zoológicos y otros lugares donde residen los animales, donde filmaron a los animales orinando (o médicamente hablando, practicando la micción). Han escrito un artículo describiendo sus aventuras y resultados y lo han publicado en el servidor de preimpresión, arXiv, para aquellos que desean revisar su trabajo.

El estudio, dirigido por el profesor David Hu, comenzó como un rompecabezas de mecánica de fluidos: ¿cuánto tiempo deben tardar los animales de varios tamaños en orinar?- una pregunta aparentemente válida considerando las diferencias de tamaño no solo de los animales, sino de las partes del cuerpo que utilizan para aliviar su vejiga. El equipo señala que hay dos partes principales involucradas: la vejiga y la uretra, el tubo en forma de pajita que transporta la orina desde la vejiga al mundo exterior. Señalan que la gravedad es un problema con la mecánica de micción: los animales grandes, como los elefantes (que pueden drenar hasta 42 galones en una liberación) tienden a permitir que la gravedad haga todo el trabajo. Los animales más pequeños, como los perros o las cabras, usan músculos para ayudar en el proceso.

Hu dejó en manos de su equipo (de estudiantes universitarios) la recopilación de datos de campo, el registro de animales en varios sitios mientras se aliviaban, con suerte, sin atraer la atención de otros preocupados de que pudieran tener menos que nociones científicas en mente, para aprender más. Al estudiar los videos, junto con otros que se encuentran en YouTube, el equipo descubrió que, independientemente del tamaño, todos sus sujetos parecían tardar aproximadamente la misma cantidad de tiempo en terminar el trabajo. Además, descubrieron que las partes del cuerpo utilizadas por los animales para orinar tendían a tener las mismas proporciones, en cuanto al tamaño.

Hu y su equipo no especulan por qué los animales más grandes que los murciélagos y las ratas (tardan solo un segundo en orinar) tardan más o menos la misma cantidad de tiempo en orinar, pero ten en cuenta que la naturaleza parece haberse asegurado de que no tardaría demasiado. Con los elefantes, por ejemplo, la uretra es tan larga que la orina se acelera a medida que cae, saliendo del animal como una manguera de fuego. También señalan que no probaron a los seres humanos, aunque sugieren que es probable que las personas también se ajusten a la ley de orinar, siempre y cuando vayan cuando sus vejigas estén llenas, en lugar de cuando sea simplemente conveniente.

Más información: Ley de la micción: todos los mamíferos vacían sus vejigas durante la misma duración, arXiv:1310.3737 arxiv.org/abs/1310.3737

Resumen
El sistema urinario evolucionó para expulsar líquidos del cuerpo de forma rápida y eficiente. A pesar de una larga historia de tratamientos urológicos exitosos en humanos y animales, la física de la micción ha recibido comparativamente poca atención. En esta investigación experimental y teórica combinada, dilucidamos la hidrodinámica de la micción en cinco órdenes de magnitud en masa animal, desde ratones hasta elefantes. Usando videos de dinámica de fluidos de alta velocidad y medición de la velocidad de flujo en el Zoológico de Atlanta, descubrimos la «Ley de la Micción», que establece que los animales vacían sus vejigas durante una duración casi constante de 21 segundos (desviación estándar de 13 segundos), a pesar de una diferencia en el volumen de la vejiga de 100 mL a 100 L. Esta hazaña es posible gracias al aumento de la longitud de la uretra de los animales grandes, que amplifica la fuerza gravitacional y la velocidad de flujo. También demostramos los desafíos que enfrenta el sistema urinario para roedores y otros mamíferos pequeños para los que el flujo de orina se limita a gotas individuales. Nuestros hallazgos revelan que la uretra evolucionó como un dispositivo que mejora el flujo, lo que permite ampliar el sistema urinario sin comprometer su función. Este estudio puede ayudar en el diagnóstico de problemas urinarios en animales e inspirar el diseño de sistemas hidrodinámicos escalables basados en los de la naturaleza.

Información de la revista: arXiv

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