Los girasoles 'bailan' para no bloquearse el sol entre sí
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Un nuevo estudio de la Universidad de Tel Aviv, en colaboración con la Universidad de Colorado en Boulder, descubrió que las plantas que crecen en ambientes densos, donde cada planta proyecta una sombra sobre su vecina, encuentran una solución colectiva con la ayuda de movimientos aleatorios que las ayudan a encontrar direcciones que son óptimas para su crecimiento. De esta manera, el estudio arroja luz sobre un enigma científico que ha ocupado a los investigadores desde Darwin: el papel funcional de estos movimientos inherentes llamados circumnutaciones1.
La investigación se llevó a cabo bajo la dirección de la Profesora Yasmine Meroz de la Facultad de Ciencias Vegetales y Seguridad Alimentaria de la Fac ultad Wise de Ciencias de la Vida (School of Plant Sciences and Food Security, Wise Faculty of Life Sciences) de la Universidad de Tel Aviv (Tel Aviv University), en colaboración con la Profesora Orit Peleg de la Universidad de Colorado Boulder en Estados Unidos. El equipo de investigación incluyó a la Dra. Chantal Nguyen (Boulder), Roni Kempinski e Imri Dromi (TAU). La investigación fue publicada en la prestigiosa revista Physical Review X.
¿Las flores tienen sentido de dirección? #
La profesora Meroz explicó que “estudios anteriores han demostrado que si los girasoles se plantan densamente en un campo donde se dan sombra unos a otros, crecen en zigzag (uno hacia adelante y otro hacia atrás) para no quedar a la sombra de los demás. De esta manera crecen uno al lado del otro para maximizar la iluminación del sol y, por lo tanto, la fotosíntesis, a nivel colectivo. Las plantas saben distinguir entre la sombra de un edificio y la sombra verde de una hoja. Si perciben la sombra de un edificio, normalmente no cambian la dirección de su crecimiento porque “saben” que eso no tendrá ningún efecto. Pero si sienten la sombra de una planta, crecerán en una dirección alejada de la sombra”.
Según los investigadores, Darwin fue el primero en reconocer que todas las plantas crecen exhibiendo una especie de movimiento cíclico conocido como “circumnutación”, que se observa tanto en los tallos como en las raíces. Sin embargo, hasta hoy (excepto en unos pocos casos, como el de las plantas trepadoras que crecen con grandes movimientos circulares para encontrar algo a lo que agarrarse) no estaba claro si se trataba de un artefacto o de una característica crítica para el crecimiento. ¿Por qué una planta invertiría energía para crecer en direcciones aleatorias?
En el estudio que se refiere aquí, los investigadores examinaron cómo los girasoles “saben” crecer de manera óptima (maximizando la captura de luz solar para el conjunto) y analizaron la dinámica de crecimiento de los girasoles en el laboratorio, donde exhiben un patrón en zigzag. La profesora Meroz y su equipo cultivaron girasoles en un entorno de alta densidad y los fotografiaron durante el crecimiento, tomando fotografías cada pocos minutos. Luego, las fotografías se combinaron para crear una película a intervalos. Al seguir el movimiento de cada girasol, los investigadores observaron que las flores “bailaban” mucho.
Sacude el pétalo de tu cola #
La profesora Meroz afirmó que “como parte de nuestra investigación, realizamos un análisis físico que capturó el comportamiento de cada girasol dentro del colectivo, revelando que los girasoles ‘bailan’ para encontrar el ángulo óptimo, asegurando que cada flor no bloquee la luz del sol de su vecino. Cuantificamos este movimiento estadísticamente y demostramos mediante simulaciones por computadora que estos movimientos aleatorios se utilizan colectivamente para minimizar las sombras. También fue sorprendente descubrir que la distribución de los “pasos” de los girasoles era muy amplia, variando en tres órdenes de magnitud, desde desplazamientos casi nulos hasta movimientos de hasta dos centímetros cada pocos minutos en varias direcciones”.
En conclusión, Meroz dijo que “la planta de girasol aprovecha su capacidad de utilizar pasos tanto pequeños y lentos como grandes y rápidos para encontrar la disposición óptima para el colectivo. Si el rango de pasos fuera menor o mayor, la disposición daría como resultado más sombreado mutuo y menos fotosíntesis. Es algo así como una fiesta de baile llena de gente, donde los individuos se mueven para crear más espacio: si se mueven demasiado, interferirán con los demás bailarines, pero si se mueven muy poco, el problema de la aglomeración no se resolverá, dejando a un rincón del lugar abarrotado y el otro vacío. Los girasoles exhiben una dinámica de comunicación similar: una combinación de responder a la sombra de las plantas vecinas y realizar movimientos aleatorios independientemente de los estímulos externos”.
Importante #
El paper Noisy Circumnutations Facilitate Self-Organized Shade Avoidance in Sunflowers fue publicado en Physical Review X. Los autores son Chantal Nguyen, Imri Dromi, Ahron Kempinski, Gabriella E. C. Gall, Orit Peleg, & Yasmine Meroz. Phys. Rev. X 14, 031027 – Published 15 August 2024
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De la Wikipedia en inglés: La nutación se refiere a los movimientos de flexión de tallos, raíces, hojas y otros órganos de las plantas causados por diferencias en el crecimiento en diferentes partes del órgano. La circumnutación se refiere específicamente a los movimientos circulares que a menudo exhiben las puntas de los tallos de las plantas en crecimiento, causados por ciclos repetidos de diferencias en el crecimiento alrededor de los lados del tallo que se alarga. Los movimientos nutacionales generalmente se distinguen de los movimientos “variacionales” causados por diferencias temporales en la presión del agua dentro de las células vegetales (turgencia). ↩︎