La física detrás de por qué la popó forma espirales

Un enigma natural con raíces darwinianas

La curiosidad por la forma de las heces no es nueva: Charles Darwin ya la observó en el siglo XIX. En su ensayo de 1881 titulado The formation of vegetable mould through the action of worms, with observations on their habits, Darwin se fijó en que algunos gusanos producían montículos con una geometría sorprendentemente regular. Sin embargo, no dispuso de las herramientas teóricas necesarias para explicar por qué, entre distintas especies, las deposiciones podían formar conos puntiagudos o torres cilíndricas.

Hoy, un equipo de físicos ha avanzado en esa explicación. Mehdi Habibi (Universidad de Wageningen), Neil M. Ribe (Universidad de París-Saclay) y Daniel Bonn (Universidad de Ámsterdam) publicaron en Nature Communications un análisis que liga la forma de los excrementos con leyes físicas bien conocidas: la mecánica de materiales filamentosos que se enroscan sobre una superficie y las inestabilidades mecánicas que surgen cuando se expulsa un material blando a través de una abertura.

Cono o torre: la gravedad decide

La conclusión central del estudio es sencilla en su planteamiento: la forma final del montón depende principalmente de la dirección en la que el material sale respecto a la gravedad. Cuando el material blando y algo elástico cae siguiendo la dirección de la gravedad —es decir, cuando la expulsión apunta hacia abajo— cada vuelta de la espiral se deposita a menor radio que la anterior, porque la distancia de caída disminuye conforme el montón crece. Ese estrechamiento progresivo da lugar al icónico perfil cónico, la misma silueta que asociamos con el conocido emoji.

En cambio, algunos organismos, como el gusano Arenicola marina, expulsan sus residuos en sentido contrario a la gravedad: los empujan hacia arriba y fuera de sus madrigueras. En ese caso la distancia de caída no disminuye con la altura del montón, de modo que las espiras conservan un radio constante. El resultado no es un cono, sino una torre de espirales uniformes que evita que la estructura colapse y bloquee el túnel de salida.

Experimentos con materiales cotidianos

Para poner a prueba el marco teórico, los investigadores realizaron experimentos usando materiales muy distintos entre sí: espuma de afeitar, espaguetis cocidos y una pasta de guisantes creada como análogo sintético de las heces de gusano. Al expulsar estos materiales desde una abertura tanto hacia abajo como hacia arriba, observaron exactamente las formas predichas por la teoría: conos cuando la expulsión siguió la gravedad y cilindros uniformes cuando fue en contra.

Los ensayos también revelaron que variar la velocidad de expulsión no cambiaba el patrón fundamental: el radio de la espiral se mantiene según la geometría impuesta por la gravedad y las propiedades elásticas del material. Esto sugiere que la forma final emerge de una mecánica pasiva, no de un control muscular activo sofisticado por parte del animal.

¿Qué leyes físicas intervienen?

Los autores aplican conceptos de la teoría del enrollamiento de cuerdas elásticas: modelos matemáticos que describen cómo materiales filamentosos o collares de material blando se depositan sobre una superficie y cómo pequeñas inestabilidades amplificadas por la gravedad determinan la configuración estable final. En términos prácticos, se trata de cómo una corriente continua de material blando se organiza cuando cae y se apila.

Ese marco explica por qué, bajo condiciones similares de elasticidad y fricción, la única variable clave que diferencia un cono de una torre es la orientación del flujo respecto al campo gravitacional.

Más que una anécdota: implicaciones científicas

Resolver este enigma aparentemente trivial tiene valor más allá de la curiosidad. Primero, confirma que procesos cotidianos y humildes pueden ser laboratorios ideales para estudiar inestabilidades de materiales blandos, un campo con aplicaciones en biomecánica, ingeniería de materiales y biología evolutiva. Comprender cómo formas funcionales emergen de leyes físicas básicas ayuda a reinterpretar adaptaciones biológicas: no siempre hace falta un control complejo para obtener una estructura útil; a veces basta con explotar la física del entorno.

Además, este tipo de estudios aporta herramientas conceptuales para otros fenómenos en los que materiales blandos se depositan o secretan sin intervención activa, desde ciertas secreciones biológicas hasta procesos industriales donde pastas o polímeros fluyen y se amontonan.

Relevancia práctica para América Latina

Aunque el trabajo se centra en principios físicos universales, sus conclusiones pueden interesar a audiencias técnicas y de gestión en América Latina por varias razones. En agronomía y manejo de suelos, por ejemplo, comprender cómo materiales orgánicos se disponen y alteran la estructura del terreno puede ser útil para optimizar procesos de compostaje o estudiar la formación de bioturbaciones por fauna litoral o edáfica en ecosistemas locales.

En investigación y educación científica, este tipo de ejemplos sencillos y visuales —que se pueden reproducir con materiales de bajo costo— son herramientas pedagogicas potentes para enseñar conceptos de física y mecánica de materiales en universidades y centros técnicos de la región.

Lecciones sencillas pero poderosas

El estudio subraya una lección que suele repetirse en ciencia: fenómenos aparentemente banales ocultan principios generales. La geometría de los excrementos no es un capricho de la naturaleza, sino la manifestación visible de cómo la materia blanda interactúa con la gravedad y la superficie de deposición.

Al cerrar el círculo entre observaciones históricas (como las de Darwin) y herramientas modernas de física teórica y experimental, la investigación muestra que incluso las preguntas más simples pueden conducir a entendimientos aplicables en campos diversos. Y, para quienes buscan ejemplos didácticos y reproducibles, los materiales y métodos empleados en este trabajo constituyen un excelente punto de partida.

Conclusión

La próxima vez que se planteen por qué ciertos animales depositan montículos cónicos mientras otros forman columnas regulares, la respuesta está, sorprendentemente, en la dirección del flujo frente a la gravedad y la mecánica pasiva del material expulsado. Un problema que intrigó a Darwin ahora encuentra explicación en modelos físicos y experimentos sencillos: la naturaleza, una vez más, se expresa con las leyes de la física.