El rizo de la cola de un camaleón, la espiral de las escamas de una piña y las ondas creadas por el viento al mover los granos de arena tienen el poder de atrapar la mirada e intrigar la mente. Cuando Charles Darwin propuso por primera vez la teoría de la evolución por selección natural en 1859, animó a los entusiastas de la ciencia a encontrar razones para los patrones naturales que se observan en las bestias de la tierra, las aves del aire y las criaturas del mar. El plumaje del pavo real o las manchas del tiburón debían servir para algún fin adaptativo, conjeturaban con entusiasmo.
Sin embargo, una persona vio todo esto como un «entusiasmo desbocado», escribe el científico y escritor inglés Philip Ball en su nuevo libro, Patterns in Nature: Por qué el mundo natural tiene el aspecto que tiene. El zoólogo escocés D’Arcy Wentworth Thompson se vio empujado a publicar su propio tratado en 1917 en el que explicaba que incluso la creatividad de la naturaleza está limitada por leyes generadas por fuerzas físicas y químicas. Las ideas de Thompson no chocaban con la teoría de Darwin, pero sí señalaban que había otros factores en juego. Mientras que la selección natural podría explicar el porqué de las rayas de un tigre -una estrategia para mezclarse con las sombras en las praderas y los bosques-, el modo en que las sustancias químicas se difunden a través de los tejidos en desarrollo puede explicar cómo el pigmento acaba formando bandas oscuras y claras, así como por qué pueden aparecer patrones similares en una anémona marina.
En Patterns in Nature (Patrones en la naturaleza), Ball aporta su propia formación como físico y químico, así como más de 20 años de experiencia como editor de la revista científica Nature. Su primer libro, publicado en 1999 (The Self-Made Tapestry), y una trilogía, publicada en 2009 (Nature’s Patterns: Shapes, Flow, Branches), exploran el tema de los patrones naturales, pero ninguno de ellos tiene una riqueza visual tan grande como el último.
Las vívidas fotografías del libro son vitales, explica Ball, porque algunos de los patrones sólo pueden apreciarse plenamente mediante la repetición. «Es cuando se ven varias de ellas una al lado de la otra con glorioso detalle cuando se empieza a tener una idea de cómo la naturaleza toma un tema y lo lleva a cabo», dice.
Las explicaciones que ofrece Ball son sencillas y elegantes, como cuando explica cómo una parcela empapada puede secarse y convertirse en un paisaje agrietado. «La capa seca de la superficie trata de encogerse en relación con la capa todavía húmeda de abajo, y el suelo se llena de tensión», escribe.
Pero también ofrece suficientes detalles para intrigar a científicos y artistas por igual. Las impresionantes fotografías fueron seleccionadas por los diseñadores de Marshall Editions, una editorial del Quarto Group de Londres, que concedió la licencia del libro a la University of Chicago Press.
Ball habló con Smithsonian.com sobre su libro y sus inspiraciones.
¿Qué es exactamente un patrón?
Lo dejé ligeramente ambiguo en el libro, a propósito, porque parece que lo sabemos cuando lo vemos. Tradicionalmente, pensamos en los patrones como algo que se repite una y otra vez en el espacio de forma idéntica, algo así como un patrón de papel pintado. Pero muchos patrones que vemos en la naturaleza no son exactamente así. Tenemos la sensación de que hay algo regular o al menos no aleatorio en ellos, pero eso no significa que todos los elementos sean idénticos. Creo que un ejemplo muy familiar sería el de las rayas de la cebra. Todo el mundo puede reconocerlo como un patrón, pero ninguna raya es igual a otra.
Creo que podemos argumentar que cualquier cosa que no sea puramente aleatoria tiene una especie de patrón. Debe haber algo en ese sistema que lo ha alejado de esa aleatoriedad pura o, en el otro extremo, de la uniformidad pura.
¿Por qué decidió escribir un libro sobre patrones naturales?
Al principio, fue el resultado de haber sido editor en Nature. Allí, empecé a ver muchos trabajos que pasaban por la revista -y por la literatura científica en general- sobre este tema. Lo que me sorprendió fue que es un tema que no tiene ningún tipo de límites disciplinarios naturales. Los interesados en este tipo de cuestiones pueden ser biólogos, matemáticos, físicos o químicos. Eso me atraía. Siempre me han gustado los temas que no respetan los límites tradicionales. Los patrones son tan sorprendentes, hermosos y notables.
Entonces, apuntalando ese aspecto está la pregunta: ¿Cómo es que la naturaleza, sin ningún tipo de plano o diseño, crea patrones como este? Cuando hacemos patrones, es porque lo planeamos así, colocando los elementos en su lugar. En la naturaleza no hay un planificador, pero de alguna manera las fuerzas naturales conspiran para dar lugar a algo que tiene un aspecto bastante hermoso.
¿Tiene un ejemplo favorito de un patrón encontrado en la naturaleza?
Tal vez uno de los más familiares pero realmente uno de los más notables es el patrón del copo de nieve. Todos tienen el mismo tema: esta simetría hexagonal de seis pliegues y, sin embargo, parece haber una variedad infinita dentro de estos copos de nieve. El proceso de formación es muy sencillo. Es el vapor de agua que se congela en el aire húmedo. No hay nada más que eso, pero de alguna manera se crea este patrón increíblemente intrincado, detallado y hermoso.
Otro sistema que encontramos surgiendo una y otra vez en diferentes lugares, tanto en el mundo vivo como en el no vivo, es un patrón que llamamos estructuras de Turing. Llevan el nombre de Alan Turing, el matemático que sentó las bases de la teoría de la computación. Estaba muy interesado en cómo se forman los patrones. En particular, estaba interesado en cómo sucede en un óvulo fecundado, que es básicamente una célula esférica que de alguna manera se convierte en algo tan complicado como un ser humano a medida que crece y se divide.
Turing llegó a una teoría que era básicamente una explicación de cómo un montón de productos químicos que están simplemente flotando en el espacio puede interactuar como para crear diferencias de un poco de espacio a la siguiente. De este modo, surgen las semillas de un patrón. Expresó este proceso en términos matemáticos muy abstractos.
Ahora, parece que algo así podría ser responsable de los patrones que se forman en las pieles de los animales y algunos patrones que vemos en los insectos también. Pero también aparece en algunos sistemas bastante diferentes, en las dunas de arena y en las ondas de arena que se forman después de que el viento haya arrastrado la arena.
En su libro, menciona el hecho de que la ciencia y las matemáticas aún no han explicado completamente algunos de estos patrones. ¿Puede dar un ejemplo?
Sólo hemos comprendido realmente cómo los copos de nieve obtienen estas formaciones ramificadas desde la década de 1980, a pesar de que la gente ha estudiado y pensado en esa cuestión durante varios cientos de años. Sin embargo, incluso ahora es un poco misterioso por qué cada brazo del copo de nieve puede ser prácticamente idéntico. Es casi como si un brazo pudiera comunicarse con los demás para asegurarse de que crecen de una manera especial. Eso sigue siendo sorprendente.
Se están descubriendo nuevas formas de patrones casi tan rápido como podemos encontrar explicaciones. Hay extraños patrones de vegetación en regiones semiáridas del mundo donde hay parches de vegetación separados por parches de tierra desnuda. También parecen tener un mecanismo similar al de Turing, pero esa comprensión también es muy reciente.
¿Qué espera que los lectores encuentren en el libro?
Cuando empecé a investigar este tema, comencé a ver patrones por todas partes. Recuerdo que cuando estaba a medio escribir mi primer libro en 1999 y estaba en una playa de Gales, de repente me di cuenta de que en todas partes había patrones. En las nubes y el cielo había diferentes patrones, en el mar había patrones de olas, etc. En el agua que corría por la arena, había un tipo de patrón diferente. Incluso los propios acantilados no eran puramente aleatorios.
Así que empiezas a ver patrones a tu alrededor. Espero que a la gente le ocurra esto y que aprecie la cantidad de estructuras que nos rodean con patrones. Hay esplendor y alegría en eso.