En todas partes, los aficionados a los gatos aprecian la gracia que desafía la gravedad y el equilibrio exquisito de sus amigos felinos. Pero, ¿saben ellos que esos rasgos se dan incluso en la forma en que los gatos beben líquidos?

Investigadores del Instituto de Tecnología de Massachusetts (MIT), del Instituto Politécnico y Universidad Estatal de Virginia y de la Universidad de Princeton analizaron la forma en que los gatos domésticos y otros felinos grandes beben y descubrieron que los felinos de todos los tamaños aprovechan el perfecto equilibrio entre dos fuerzas físicas. Los resultados fueron publicados en la edición virtual de la revista Science el 11 de noviembre.

Se sabía que cuando beben, los gatos extienden la lengua hacia abajo, hasta donde se encuentra el recipiente, y la doblan hacia atrás como si fuera una «J» mayúscula con el fin de formar una cuchara, de modo que la superficie superior de la lengua es la primera en tocar el líquido. Sabemos esto porque otro ingeniero del MIT, Doc Edgerton, quien utilizó por primera vez las luces estroboscópicas en la fotografía para detener la acción, filmó a un gato doméstico bebiendo leche en 1940.

Sin embargo, los videos de alta velocidad realizados por este equipo revelaron claramente que la superficie superior de la lengua del gato es la única superficie que toca el líquido. Los gatos, a diferencia de los perros, no sumergen la lengua en el líquido como si fuera una cuchara después de todo. En su lugar, el mecanismo de beber del gato es mucho más sutil y elegante. La suave punta de la lengua apenas roza la superficie del líquido cuando el gato rápidamente retira su lengua. Mientras lo hace, se forma una columna de líquido entre la lengua en movimiento y la superficie del agua. El gato entonces cierra la boca, apreta la parte superior de la columna para obtener un agradable sorbo, a la vez que mantiene su barbilla seca.

La columna de líquido se crea mediante un delicado equilibrio entre la gravedad, que empuja el líquido hacia el recipiente, y la inercia, que en la física, se refiere a la tendencia del líquido o cualquier materia, a continuar avanzando en una dirección a menos que otra fuerza interfiera. El gato sabe instintivamente la rapidez con la que tiene que beber a fin de equilibrar estas dos fuerzas, y el momento de cerrar la boca. Si espera otra fracción de segundo, la fuerza de la gravedad superará a la inercia, haciendo que la columna se rompa, que el líquido caiga al recipiente y la lengua del gato regrese vacía.

Aunque el gato doméstico lame en promedio cuatro veces por segundo, tomando aproximadamente 0.1 mililitros de líquido, los felinos grandes, como los tigres, deben hacerlo más lento. Ellos lamen naturalmente más lento para mantener el equilibrio de la gravedad y la inercia.

El análisis de la mecánica

En esta investigación, Roman Stocker del Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental (CEE) del MIT , Pedro Reis del CEE y del Departamento de Ingeniería Mecánica, Sunghwan Jung del Departamento de Ciencias de la Ingeniería y Mecánica del Instituto Politécnico y Universidad Estatal de Virginia, y Jeffrey Aristoff del Departamento de Ingeniería Mecánica y Aeroespacial de la Universidad de Princeton utilizaron datos observacionales obtenidos de videos digitales de alta velocidad de gatos domésticos, incluyendo del gato de la familia de Stocker, y de una variedad de grandes felinos (tigre, león y jaguar) de los parques zoológicos del área de Boston, gracias a la colaboración de Juan Piazza y Pearl Yusuf, ambos del Zoológico de Nueva Inglaterra. Y, en lo que podría ser la primera vez para un artículo publicado en Science, los investigadores también recopilaron datos adicionales mediante el análisis de los vídeos de grandes felinos en YouTube.

Con estos videos, los investigadores establecieron la velocidad del movimiento de la lengua y la frecuencia del lametón. Conociendo el tamaño y la velocidad de la lengua, los investigadores desarrollaron un modelo matemático que implicó un número de Froude, un número adimensional que representa la relación entre la gravedad y la inercia. Para los gatos de todos los tamaños, esa cifra es casi exactamente uno, lo que indica un equilibrio perfecto. Para entender mejor la sutil dinámica tras los lametones, también crearon una versión robótica de la lengua de un gato, que se mueve hacia arriba y hacia abajo cuando tiene en frente un recipiente con líquido, lo cual permitió que los investigadores exploren sistemáticamente los diferentes aspectos de lametón, y en última instancia, identifiquen el mecanismo en que se sustenta.

«La cantidad de líquido disponible para el gato cada vez que cierra la boca depende del tamaño y la velocidad de la lengua. Nuestra investigación – las medidas experimentales y las predicciones teóricas – sugiere que el gato decide la velocidad con el fin de maximizar la cantidad de líquido ingerido en cada lametón», dijo Aristoff, un matemático que estudia las superficies líquidas. «Esto sugiere que los gatos son más inteligentes de lo que muchos piensan, al menos cuando se trata de hidrodinámica».

Aristoff señaló que el equipo se benefició de las diversas experiencias científicas de sus miembros: la física, ingeniería y matemáticas.

«Al principio del proyecto, no creíamos que la mecánica de fluidos tenía una función importante en la forma de beber. Pero a medida que el proyecto avanzaba, nos sorprendió y divirtió la belleza de la mecánica de fluidos que participa en este sistema», dijo Jung, un ingeniero cuya investigación se centra en los cuerpos blandos, como los peces, y los líquidos que los rodea.

El trabajo comenzó hace tres años y medio cuando Stocker, que estudia la mecánica de fluidos en los movimientos de los microbios del océano, observó a su gato bebiendo leche. Ese gato, Cutta Cutta, de ocho años de edad, es la estrella en las mejores fotos y videos de los investigadores. Y como a toda estrella de cine (Cutta Cutta quiere decir «estrellas, estrellas» en una lengua aborigen australiana), le gusta ser atendido. Con las cámaras enfocadas en el recipiente de Cutta Cutta, Stocker y Reis contaron que pasaron horas en la casa de Stocker esperando que Cutta Cutta beba. Pero la espera no disminuyó su entusiasmo por el proyecto, que muy apropiadamente se originó a partir de un sentido de curiosidad.

«La ciencia nos permite mirar los procesos naturales con otros ojos y entender cómo funcionan las cosas, incluso si eso implica averiguar cómo mi gato bebe su desayuno», dijo Stocker. «Es un trabajo, pero también una pasión, y este proyecto para mí fue un punto alto en el trabajo en equipo y la creatividad. Lo hicimos sin ningún tipo de financiación, sin ningún estudiante de posgrado, sin muchos de los aparatos con los que cuenta la ciencia en la actualidad».

«Nuestro proceso en este trabajo fue típico, realmente arquetipo, de cualquier nuevo estudio científico de un fenómeno natural. Se comienza con una observación y una pregunta amplia: «¿Cómo bebe el gato?» y luego se intenta responder a través de una cuidadosa experimentación y modelos matemáticos», dijo Reis, un físico que trabaja en la mecánica de sólidos blandos. «Para nosotros, este estudio proporciona una confirmación más de lo emocionante que es explorar lo científicamente desconocido, especialmente cuando lo desconocido es parte de nuestras experiencias cotidianas».

Además de su evidente entusiasmo por el estudio en sí, los investigadores también están encantados que se basaron en la película de Edgerton en la que se aprecia a un gato bebiendo en 1940. Esa película apareció como parte de una película de MGM lamada «Quicker’n a Wink», que ganó un Premio de la Academia en 1941. Reis y Stocker dicen que están participando en otras colaboraciones cercanas a sus áreas habituales de investigación. Pero su felino amigo Cutta Cutta podría tener esperanzas de recibir el Oscar.

Fuente de la historia:

La historia anterior se reproduce (con las adaptaciones de edición realizadas por el personal de ScienceDaily) a partir de los materiales proporcionados por el Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental del Instituto de Tecnología de Massachusetts. El artículo original fue escrito por Denise Brehm.

Referencia de la revista:

P. M. Reis, S. Jung, J. M. Aristoff, R. Stocker. How Cats Lap: Water Uptake por Felis catus. Science, 2010; DOI: 10.1126/science.1195421.