Metabolismul bazal si greutatea corporala - raspunsul unui puzzle vechi de secole

Istoricul puzzle-ului care a provocat oamenii de stiinta din domeniul medical vreme de secole

Un om adult in starea de repaus, aflat intr-o camera la o temperatura de 20 de grade Celsius, consuma aproximativ o calorie pe kilogram de masa corporala intr-o ora. Prin comparatie, un elefant arde o jumatate de calorie pe kilogram de masa corporala pe ora, iar un soarece de laborator arde 70 de calorii pe kilogram in acelasi timp. Cum se explica aceste diferente?

Unul dintre primii oameni de stiinta care a observat acest fenomen a fost fiziologul german Max Rubner care studia, in anul 1883, metabolismul bazal al cainilor de talie diferita. 

Raspunsul lui Rubner la acea vreme indica diferenta de caldura corporala pierduta prin piele. Intrucat suprafata pielii variaza in functie de marimea subiectului, iar masa sa variaza in functie de marimea sa, metabolismul bazal variaza direct proportional cu masa organismului la puterea 2/3.

Cu toate acestea, un experiment de laborator efectuat in anul 1932 pe mai multe mamifere, condus de Max Kleiber a indicat ca schimbarile metabolismului bazal variaza direct proportional cu masa la puterea 3/4. In istoria medicala noua descoperire este cunoscuta drept legea lui Kleiber.

Diferentele de rezultat de la primul la cel de-al doilea studiu de specialitate au declansat o dezbatere intensa in randul oamenilor de stiinta timp de zeci de ani. Cautarea unei explicatii s-a incheiat in anul 1997, odata cu modelul fractal propus de fizicianul Geoffrey West, ce explica exponentul ecuatiei prin forma fractala a retelelor organismului de distributie a resurselor, precum sunt sistemul circulator si cel respirator.

Solutia - un compromis intre disiparea calorica pasiva si consumul minim de energie al organismelor vii

Nu toata energia consumata de un organism viu este transformata in caldura, arata raportul cercetatorilor. 

O parte este folosita pe durata procesului de diviziune celulara, o alta parte pentru a sintetiza proteinele, a sustine organismul si a il ajuta sa functioneze.

Daca toata energia ar fi transformata in caldura, consumul de energie ar fi egal cu o putere de 2/3, insa in acest caz ar fi vorba despre un simplu mecanism de incalzire, ca un calorifer si nu un organism viu.

Pe de alta parte, daca toata energia ar fi consumata in mod eficient, consumul va fi direct proportional cu numarul de celule, adica cu masa, insa o parte din energie este pierduta de organism prin incalzire. 

In cazul organismelor vii cele doua extreme sunt in echilibru: suma ponderata a ambelor componente, una direct proportionala cu masa M si alta direct proportionala cu masa M la puterea 2/3. 

Mai exact, metabolismul bazal B variaza in functie de suma dintre masa organismului si masa organismului la puterea 2/3, ceea ce explica diferentele metabolismului bazal intre mamifere si alte organisme vii.