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La importancia de llamarse Speedy González

Usain Bolt fabricado por tri-seven Enterteiment - La importancia de llamarse Speedy González

La importancia de llamarse Speedy González

Y Aquiles nunca podrá alcanzar a la tortuga,

según la famosa aporía del Zenón.

Ocho humanos altamente entrenados se alinean en la raya de salida con los pies empujando contra un par de tacos, el cuerpo inclinado y las manos apoyadas en el suelo. Puede haber diez mil o veinte mil personas en el escenario, pero en el momento de la partida se hace un silencio casi absoluto. Suena la voz de “listos” y los atletas levantan la cabeza. Se escucha un disparo y todos salen impulsando el cuerpo contra los tacos de apoyo, y durante unos 10 segundos corren a máxima velocidad a lo largo de una pista de 100 metros, recta y llana, que devoran en unas 45 enérgicas zancadas. Es la prueba reina del atletismo. La fiesta del sprint.

 

Durante esos diez segundos escasos el cuerpo humano es llevado al límite de sus posibilidades. Es una prueba emocionante, como emocionantes son los mecanismos fisiológicos involucrados. La velocidad media que logran los corredores de élite es de casi 38 kilómetros por hora, y en los primeros 3 a 4 segundos, alcanzan velocidades cercanas a los 45 km/h. No es gran cosa si se compara con el guepardo, al que se le han registrado sprints de 115 km/h sostenidos durante unos 500 metros. Un caballo de carreras a 70 km/h casi dobla esa velocidad (con un jinete encima, además), y un galgo inglés es capaz de alcanzar los 65 km/h. Es claro que los humanos no clasificaríamos ni a octavos de final en una eventual competencia de animales velocistas.

Usain Bolt fabricado por tri-seven Enterteiment - La importancia de llamarse Speedy González
Figura 1. Póster de Usain Bolt fabricado por tri-seven Enterainment. Imagen descargada del sitio: Amazon

El principal límite fisiológico que la carrera de velocidad impone a cualquier animal, es la capacidad de movilizar una gran cantidad de energía en un tiempo muy corto, lo que en física se conoce como potencia. Después están las restricciones biomecánicas que optimizan el uso de la energía, como la estructura del cuerpo y la posición durante la carrera que puede ser apoyando dos o cuatro extremidades, la forma de apoyarlas y balancearse durante la carrera, y las palancas que se generan. Son temas que estudia la biomecánica. Me centraré en este ensayo en el primer punto.

 

Todos los animales oxidamos las moléculas con alto contenido de energía presentes en los alimentos que comemos, para obtener la energía que utilizamos en tareas como movernos, pensar, caminar, leer, fornicar, en fin, para estar vivos. La oxidación biológica de moléculas alimenticias ocurre en una secuencia de numerosas etapas bien establecidas y muy reguladas, que garantizan la transferencia de energía con mínimo desperdicio en forma de calor, hacia otras moléculas fabricadas por las células y que sirven como almacén temporal de esa energía. Todos sabemos que la grasa almacenada en las michelines es en realidad el resultado de un consumo de energía superior al gasto, y que la glucosa es la fuente de energía de casi todas las células.

 

Pero en realidad las células no pueden usar directamente moléculas como la grasa o la glucosa para impulsar procesos biológicos, sino que deben usar “monedas de cambio” con contenido energético más pequeño y accesibles de forma muy rápida. El más importante de esos intermediarios lo conocemos en bioquímica como ATP, o trifosfato de adenosina. Se podría representar la molécula como A-P~P~P, donde cada P representa un fosfato y el símbolo (~) equivale a un enlace químico con alto contenido de energía. Al romperse el enlace más externo, se libera su energía, y la célula acopla la ruptura del enlace con un proceso que requiera energía, pongamos por caso la contracción muscular. Podría simbolizarse la ruptura del enlace mediante una ecuación como las que aprendimos en la química del colegio, escribiendo: ATP àA-P~P + P + energía (o lo que es lo mismo, ATP à ADP + P + energía). Las ecuaciones y tecnicismos podrían parecer un poco pesadas, pero son necesarias para “la buena inteligencia de la historia”. El punto que nos importa es que al romperse el enlace químico, el ATP puede transferir la energía almacenada de forma casi instantánea.

 

Sin embargo, la cantidad de ATP que puede almacenar una célula es muy pequeña. Las razones son complejas y serían tema para otro ensayo, pero lo cierto es que las células almacenan la energía en los enlaces químicos de moléculas grandes como el glucógeno y las grasas, y luego utilizan estas moléculas para producir ATP, de modo que la reserva de ATP se gasta y se repone continuamente. Las células musculares almacenan también pequeñas cantidades de una molécula auxiliar que llamaremos fosfocreatina, que puede recargar rápidamente la pequeña reserva de ATP y se constituye en una segunda fuente de energía rápidamente utilizable.

 

Ahora vuelvo al atleta de los 100 metros planos. Como decía, el problema a resolver en el sprint no es la cantidad de energía necesaria, sino la potencia. ¡El sprint consume el ATP y la fosfocreatina almacenados en los primeros 3 a 4 segundos! De hecho, este es el límite de tiempo que un humano puede correr a máxima potencia. Enseguida, los músculos utilizan otra fuente de energía que es la ruptura de los enlaces de la glucosa en ausencia de oxígeno, proceso que es bastante menos rápido, rinde poco ATP y produce compuestos químicos que interfieren con el funcionamiento de los músculos. Es por eso que en el último tercio de la pista los corredores disminuyen gradualmente la velocidad. Han llegado a su límite fisiológico.

Usain Bolt 16 de agosto del 2006
Figura 2. El 16 de agosto de 2006 en la final de los 100 metros planos del campeonato mundial de atletismo en el Estadio Olímpico de Berlín, Usain Bolt paró el cronómetro en 9.58 s, alcanzando una velocidad máxima de 45 km/h y una media de 37.6 km/h. Imagen de France Bleu. © Maxppp - KAY NIETFELD.

¿Pueden los humanos correr aún más rápido? Speedy González y Flash de hecho lo logran, pero en el mundo real desde 1920, el tiempo de carrera en los 100 metros planos ha estado cerca de los 10 segundos. En 1968 los velocistas norteamericanos Jim Hines, Ronnie Smith y Charles Greene fueron los primeros en correr 100 metros en menos de diez segundos. El récord de velocidad lo mantiene todavía  el jamaiquino Usain Bolt, que necesitó solo 9.58 segundos.

 

La pregunta se ha abordado mediante complejos modelos computacionales que utilizan fundamentos biomecánicos, termodinámicos y cinemáticos, y se sospecha que el límite está alrededor de los 9 segundos. En una prueba tan corta todo cuenta. El viento a favor o en contra, la altura (las mayores velocidades se han registrado en ciudades como México, donde el aire es menos denso), el tiempo de reacción del corredor ante el disparo, el tipo de cronometraje. Hoy día los cronometrajes son electrónicos, para excluir los errores humanos que pueden introducir diferencias importantes en una prueba donde el ganador se define por milésimas de segundo. Los tacos de salida miden el tiempo de reacción del corredor ante el disparo, y se penaliza al que se adelanta pues obtiene una ventaja indebida. Se ha calculado que la reacción no puede ser inferior a 0.1 segundos.

 

En la película británica “Chariots of Fire” de1981, se narra la historia de dos corredores del equipo inglés, durante su preparación para participar en los juegos olímpicos de 1924. La inolvidable banda sonora de Vangelis enmarca los entrenamientos y las competencias de Harold y Eric. Puedo imaginar por qué los humanos hemos estado fascinados desde siempre con la carrera de velocidad. En nuestra impronta genética está la memoria del cazador recolector, corriendo a máxima potencia para sobrevivir a algún depredador hambriento, pongamos por caso un león. Aunque la posición erguida sobre dos piernas es muy desfavorable para la carrera de velocidad (¡todos los grandes velocistas terrestres son cuadrúpedos!), en realidad la competencia no era con el león, sino con los otros miembros de la banda de cazadores y recolectores. Al igual que hoy, al terminar la carrera los humanos exhaustos se abrazaban y felicitaban por su velocidad, mientras unos metros más atrás el león se regodeaba… con el más lento.

Usain Bolt final de los 100 metros
Figura 3. Usain Bolt cruza la línea de meta en la final de los 100 metros planos de los Campeonatos Mundiales de Atletismo de 2006 en Berlín. Imagen de France Bleu. © Maxppp - KAY NIETFELD. Puede ver el impresionante video en YouTube
P.h.D. CIENCIAS BIOMÉDICAS - FRANKLIN HELID MORENO VÉLEZ, Universidad del Valle
Franklin Moreno-Vélez
PhD Ciencias

Sobre el autor:

Soy profesional en Ciencias Naturales, con experiencia como docente e investigador. Desde hace 15 años, estudio la composición y propiedades de los venenos de varias especies de escorpiones del Valle del Cauca, mediante técnicas cromatográficas, proteómicas y genómicas.