Las vainas de semillas de nuez de Brasil caen a toda velocidad desde las copas de los árboles altos, pero su compleja estructura les impide romperse y abrirse. 

Introducción

Las personas que buscan nueces de Brasil en los bosques amazónicos saben que siempre deben usar cascos. Los árboles pueden alcanzar 164 pies (50 metros) de altura. Las nueces están encerradas en vainas esféricas de cáscara dura de aproximadamente 6 pulgadas (15 centímetros) de diámetro que pueden pesar hasta 5 libras (2 kilogramos). Cuando esas cápsulas caen, se precipitan como balas de cañón a velocidades de 50 millas por hora (80 kilómetros por hora) y fácilmente podrían aplastarte el cráneo.

Pero las cápsulas en sí mismas no se abren. Si lo hicieran, las nueces o semillas no terminarían lejos del árbol padre. Las vainas de nuez de Brasil están diseñadas para garantizar que sean dispersadas por el único animal que puede abrirlas: el agutí. Este roedor parecido a un conejillo de indias tiene dientes en forma de cincel y mandíbulas musculosas. Las vainas están densamente llenas de hasta dos docenas de nueces, más de lo que un agutí puede comer a la vez. Entonces, la criatura de aprovisionamiento se llevará algunos y los enterrará para comerlos más tarde. Las nueces por las que los agutíes nunca regresan pueden echar raíces y convertirse en árboles.

Eso explica porque Las vainas de nuez de Brasil están construidas de manera resistente. Pero averiguar exactamente cómo las vainas pueden soportar tales impactos ha sido un hueso mucho más difícil de roer.

Brazil nut tree and interior of its seed pod.
Imagen: Marilia Sonego, Claudia Fleck y Luiz A. Pessan. / Bioinspiración y Biomimética / Copyright © - Todos los derechos reservados

Las vainas de nuez de Brasil, que contienen hasta 24 semillas o nueces, caen desde grandes alturas sin romperse. El mesocarpio es la capa clave que hace que la vaina sea resistente a los impactos.

An agouti holding Brazil nut seed pod in mouth.
Imagen: Katja Schulz Katja Schulz de Washington, DC, EE. UU. / Wikipedia Commons / CC BY - Creative Commons Atribución únicamente

Las vainas de la nuez de Brasil están hechas para resistir el agrietamiento, por lo que sus semillas son dispersadas por los agutíes, cuyos dientes en forma de cincel y mandíbulas musculosas los convierten en el único animal que puede abrir las vainas.

La estrategia

El secreto de la resistencia al impacto de la cubierta de la vaina es una capa de material de aproximadamente media pulgada (1 centímetro) de espesor, llamada mesocarpio. Solo recientemente los científicos han comenzado a observar microscópicamente esta capa. Su investigación revela que es una amalgama de varias capas de células de diferentes formas y espacios vacíos, todos dispuestos en un patrón complejo que absorbe los golpes y resiste las grietas.

El mesocarpio contiene dos tipos de células, ambas con paredes gruesas hechas de lignina, un fuerte que da a los tallos de las plantas su rigidez. Primero, hay células alargadas, organizadas como cables en haces de fibras fuertes y elásticas. Están dispuestos en tres capas. Los dos en el exterior apuntan en la misma dirección. Intercalada en el medio hay una capa más grande, orientada perpendicularmente a ambas.

Rellenando la mayoría de los espacios entre estos haces hay cáscaras esféricas de células muertas llamadas esclereidas. Sus centros son huecos, pero sus paredes de lignina son resistentes. Esta malla de células también tiene vacíos ocasionales, restos de canales circulatorios que transportaban agua y nutrientes a la fruta cuando estaba creciendo. El uso de células huecas o muertas es una estrategia común en la naturaleza que simultáneamente ayuda a optimizar la fuerza, la rigidez y el peso.

Cuando la vaina choca contra el suelo, las células esclereidas huecas se comprimen, pero no se rompen. Eso absorbe muchos impactos, de forma similar a como lo hace la espuma dentro de los parachoques de los automóviles.

La dureza de las fibras de lignina resiste el agrietamiento, pero las grietas que se forman en las capas externas se detienen cuando golpean la pared de fibras perpendiculares en la capa intermedia.

Los canales vacíos ayudan de dos maneras. En primer lugar, proporcionan espacios para que las células se compriman o se deslicen, disipando parte de la energía de los impactos. Luego, ofrecen caminos de menor resistencia, dirigiendo la energía a lo largo de ellos y lejos de las fibras. En conjunto, el mesocarpio trabaja para absorber la energía del impacto y crear redes de pequeños desgarros similares a telas de araña que no convergen en grietas abiertas.

Las posibilidades

Las vainas de nuez de Brasil ofrecen un modelo excelente para materiales resistentes a las fracturas. Estudiar cómo los tamaños, las formas, la distribución y la orientación de las células en el mesocarpio previenen el agrietamiento puede inspirar materiales livianos para contenedores de transporte, empaques, cascos y otros equipos de protección, y dispositivos para proteger vehículos y edificios contra impactos.

Última actualización 14 de septiembre de 2016