Por qué las redes ramificadas no obedecen una sola ley exprés

Original: "Beyond Murray's Law: Non-Universal Branching Exponents from Vessel-Wall Metabolic Costs"
· Riccardo Marchesi
arXiv:2603.13687 · 2026-03-14 · CC BY 4.0 · 2 min
Los vasos sanguíneos no se ramifican según una regla universal, sino que se adaptan al grosor de sus paredes.

Una red ramificada —como un delta fluvial o la copa de un árbol— se construye con criterios de economía. La ley clásica, formulada en 1926, afirmaba que el diámetro del vaso madre al cubo es igual a la suma de los cubos de los diámetros de los vasos hijos. Esta regla funcionaba bien para tubos ideales, pero las arterias reales daban sistemáticamente otro exponente: alrededor de 2.7 en lugar de 3.

Los autores del nuevo trabajo han encontrado la causa. La ley no tenía en cuenta el grosor de las paredes de los vasos, que crece de forma no lineal con el radio: la pared es más gruesa en las arterias grandes. Al añadir este «impuesto sobre el material», los científicos demostraron que el exponente de ramificación universal desaparece: se vuelve diferente según el tamaño. La ley de Murray resultó no ser un principio general, sino un caso particular en el que las paredes se consideran infinitamente delgadas.

El grosor de la pared de un vaso cambia el ángulo óptimo de ramificación, como si al construir una tubería de agua se tuvieran en cuenta no solo el volumen de los tubos, sino también el coste de su aislamiento.

El nuevo cálculo da un rango del exponente de 2.90 a 2.94 para la ramificación simétrica, lo que se acerca más a los 2.7 reales, pero no del todo. La discrepancia restante, según los autores, se debe a la pulsación de la sangre: los latidos rítmicos del corazón añaden exigencias a la geometría de los vasos. Además, tener en cuenta el grosor de las paredes explica por qué los vasos se dividen más a menudo en dos ramas que en tres o cuatro: la ramificación binaria ahorra material cuando hay restricciones estéricas.

Si las paredes de los vasos fueran infinitamente delgadas, todas las redes de transporte de los seres vivos —desde las hojas hasta los pulmones— tendrían el mismo exponente de ramificación. Pero la naturaleza siempre paga por el material.

\alpha^*(Q) \in \left(\frac{5+p}{2}, 3\right)
El exponente de ramificación α depende del flujo Q y se encuentra entre (5+p)/2 y 3, donde p ≈ 0.77 es el exponente del crecimiento del grosor de la pared del vaso con el radio.
Científicos
Adam RiessBrian SchmidtEdwin HubbleGeorges LemaîtreMaarten SchmidtSaul Perlmutter
Conceptos
fracción de ramificación metro cúbico Principio de Arquímedes ley de Curie regla de Hamilton principio de Liebig Paradoja de Braess en biología Principio de Bernoulli principio de exclusión de Pauli segunda ley de la termodinámica teorema de Gauss