Las tasas de crecimiento más rápidas de los bordes exteriores de los pétalos y sépalos crean una tensión interna que hace que los capullos se abran y se enrosquen hacia atrás.
Introducción
En “Una flor no habla”, el monje zen, profesor y autor Zenkei Shibayama escribió:
Silenciosamente florece una flor,
En silencio se desvanece;
Sin embargo, aquí ahora, en este momento, en este lugar,
toda la flor, toda la
el mundo está floreciendo.
Esta es la charla de la flor, la verdad
de la flor:
La gloria de la vida eterna está brillando plenamente aquí.
A pesar del silencio de una flor, la impactante vista de su florecimiento habla claramente de que están sucediendo muchas cosas que no podemos ver ni escuchar. Aún así, el mecanismo detrás de la gloria de abrir las flores siguió siendo un misterio hasta que los investigadores humanos adoptaron un enfoque lento y cuidadoso para observar cómo se desarrollaban los lirios.
La estrategia
Un capullo de lirio asiático joven es una vaina verde con tres sépalos exteriores envueltos alrededor de tres pétalos interiores. Las nervaduras centrales rígidas agregan soporte estructural en los centros de los sépalos y los pétalos. Al principio, el capullo está bloqueado porque los bordes del sépalo están metidos en surcos en las nervaduras centrales de los pétalos. Se debe generar suficiente fuerza para romper el sello y abrirlo.
Las partes de una flor, vistas en sección transversal.
Fuertes nervaduras centrales recorren los pétalos de un lirio blanco.
Los investigadores etiquetaron los bordes de un botón floral con puntos negros espaciados regularmente para rastrear su movimiento relativo a medida que se abría la flor.
Los científicos observaron un tallo de lirio joven con brotes verdes sumergido en agua durante 4.5 días. Marcaron el capullo con puntos negros a lo largo de sus nervios centrales y bordes para monitorear las tasas relativas de crecimiento de sépalos y pétalos en varias zonas. Durante los primeros cuatro días, el capullo se hizo más largo y grueso (y se volvió blanco), pero no se abrió. En las horas finales, el crecimiento celular se tensó contra los pliegues entrelazados de sépalos y pétalos, y el capullo se abrió como un grano de palomitas de maíz.
Los puntos ayudaron a los científicos a descubrir que los sépalos y pétalos individuales crecen de manera desigual, lo que genera tensión interna. A lo largo de la nervadura central central, los pétalos y los sépalos se alargaron consistentemente alrededor de un 10 % (como lo indica una extensión uniforme del 10 % entre los puntos negros a lo largo de sus longitudes). Pero en los bordes exteriores, el crecimiento varió. Cerca de la base (más cerca del tallo), los bordes se alargaron alrededor de un 20 %, mientras que los bordes cerca de las puntas crecieron hasta un 50 %. Los científicos teorizaron que un crecimiento más rápido a lo largo de los bordes en relación con los centros crea un efecto de estiramiento que se dirige desde el centro hacia afuera. La tensión desigual arruga sus bordes y hace que los pétalos y sépalos quieran doblarse. Pero no pueden doblarse hasta que se acumule suficiente fuerza para superar el bloqueo del pétalo y el sépalo. Finalmente, la fuerza de flexión rompe el bloqueo y los pétalos se curvan hacia atrás libremente.
Para confirmar su hipótesis, los investigadores desarrollaron un modelo matemático que incorporó tasas de crecimiento diferenciales similares a lo largo del centro y los bordes de una capa elíptica. Su modelo mostró un rizado y una ondulación de los bordes casi idénticos a los observados en el lirio real.
Las posibilidades
Si bien es cierto que las flores no hablan como señaló Zenkei Shibayama, todavía nos hablan y han inspirado obras maestras de arte a lo largo de la historia. También pueden inspirar a la ciencia.
La forma en que se abren las flores podría impulsar a los científicos a mejorar la fabricación de revestimientos protectores o reflectantes que se aplican a superficies complejas. El campo de la robótica podría imitar la floración para controlar movimientos minuciosos y precisos. Tal vez algún día tengamos superficies inteligentes que se autorreparen y utilicen patrones de crecimiento diferenciales para fusionarse sobre las heridas causadas por la erosión o la corrosión. Imagine un futuro en el que los cultivos de piel se envuelvan automáticamente alrededor de las extremidades de las víctimas de quemaduras. ¿Qué más podrían inspirar las flores?
