L'elegante matematica dell'uovo: Che forma ha la vita?

Una ricerca condivisa tra Inghilterra e Ucraina ha elaborato un modello matematico per comprendere la forma di un uovo.

L'elegante matematica dell'uovo: Che forma ha la vita?
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L'uovo è probabilmente il simbolo che più rappresenta la vita: a differenza di noi umani (mammiferi, vivipari) che sviluppiamo il feto all'interno del corpo materno e non produciamo uova come strategia riproduttiva (a eccezione dei monotremi, di cui fa parte l'ornitorinco), molti animali sono ovipari, e tra gli esempi più famosi annoveriamo gli uccelli, i pesci e gli anfibi.
Essendo ancora più puntuali, l'idea di uovo che ci viene in mente di primo acchito è sicuramente quella degli uccelli, probabilmente per via delle nostre abitudini alimentari; considerando questa classe di animali, la domanda che vi poniamo è: che forma ha l'uovo?
Sebbene possa sembrare banale, c'è una branca dello studio, la oomorfologia (od ovomorfologia) che ne studia il profilo. Come vedremo a breve, la risposta non è qualcosa di scontato e chissà se da tali studi potranno arrivare strumenti migliori per comprendere meglio gli estinti dinosauri non aviani.

Cos'è un uovo

L'uovo non è altro che il gamete femminile che viene espulso dal corpo, permettendo comunque all'embrione di continuare l'incubazione e lo sviluppo, se precedentemente fecondato dal maschio della stessa specie.

Infatti, non tutti sanno che la covata può essere anche formata da uova sterili e che le uova si differenziano anche dal colore a seconda della specie.
All'interno dell'uovo sono contenute le sostanze nutritive e i fattori di crescita necessari per il sostentamento. Negli uccelli, la quantità della covata varia da specie a specie e può essere effettuata in un nido o a terra. Quando l'embrione si sarà adeguatamente sviluppato, si schiuderà.
La rigidità del guscio varia dalla specie presa in considerazione, ma la sua funzione è prevalentemente quella di resistere a fattori esterni, principalmente danni da urto e infiltrazione di liquidi, permettendo comunque all'ossigeno di passare grazie alla loro porosità.
Un altro fattore è il mantenimento della temperatura mediamente alta, che deve essere tenuta in un certo intervallo per favorirne la crescita (a titolo di esempio, un uovo di gallina ha bisogno di 37-38 °C).

Alla ricerca dell'uovo perduto

Nel 2021, un lavoro di Narushin, ricercatore ucraino (Research Institute for Environment Treatment, Zaporizhzhia), in collaborazione con Romanov e Griffin dell'università del Kent, si pose il compito di inglobare tutte le informazioni che riguardano la morfologia delle uova di uccello per creare una formula matematica che ne descrivesse la differenza tra varie specie.

Già da qualche anno si conoscono i profili con cui ogni uovo aviano può essere definito, e sono quattro: circolare, ellittico, ovale e piriforme (a goccia d'acqua o a forma di pera). Passando nelle tre dimensioni parliamo, cioè, di sfera, ellissoide, ovoide e piriforme.

Una geometria di tipo piriforme ha difficoltà a essere descritta, e la ricerca ucraino-britannica ha voluto esaminare tale mancanza.
Ognuna delle forme discusse è un caso particolare della successiva: ad esempio, la sfera è un ellissoide con tutti gli assi di uguali dimensioni. Senza andare nel dettaglio di ogni valore, la descrizione si è concentrata sull'adozione di una formula unica per ogni forma e l'utilizzo di meno parametri possibili, cioè quattro: lunghezza dell'uovo, massima larghezza, spostamento dell'asse verticale e diametro a un quarto della lunghezza dell'uovo.
Si ottiene così una soluzione generale che può essere applicata a ogni tipo di uovo e che si adatta matematicamente come stadio finale della descrizione dell'evoluzione della sfera/ellissoide/ovoide.

Andando al... sodo

Usciamo dall'ambito puramente geometrico, a cosa ci è utile tale conoscenza? In prima istanza, c'è da nominare la biologia: per un biologo, l'uovo è una strategia evolutiva molto efficace, adottata da numerosi animali nell'arco di milioni di anni, tra cui i più di 10.500 uccelli oggi esistenti.

Le sue caratteristiche permettono di fornire all'embrione una struttura abbastanza grande in cui crescere, sufficientemente piccola da poter uscire dal corpo della femmina nel modo più efficace possibile e tanto rigida da sopportare il proprio peso ma, soprattutto, dotata di una forma che le consente di non rotolare via una volta deposto l'uovo.
Resiste inoltre a diverse condizioni: estrema umidità e temperatura, con e senza calore corporeo, dentro e fuori dai nidi e in diverse condizioni igieniche.

Le applicazioni principali di questa formula riguardano un'accurata comprensione biologica, il miglioramento dei parametri di incubazione e selezione del pollame, un'analisi della fisica di questo oggetto (utile all'ingegneria per sviluppare tecnologie di incubazione, sistemazione e smistamento) e lo studio di sistemi bio-ispirati (bionica) come strutture architettoniche in grado di poter sopportare il peso proporzionalmente come quello di un uccello, potendo utilizzare meno materiale di lavorazione.
Se ancora ciò non è abbastanza, oltre ai già citati campi di agricoltura e architettura, si possono annoverare applicazioni in ricerca alimentare, ingegneria meccanica, aereonautica e lo studio dello spazio e delle sue forme.

Fonti:
Università del Kent - Research gate - Wikipedia