La estructura de las células del xilema filtra los patógenos y ayuda con el transporte pasivo de agua desde las raíces hasta las hojas, a través de un sistema de cámaras y válvulas.

Introducción

Los árboles, como todo ser vivo, necesitan agua para sobrevivir. Las raíces de los árboles absorben el agua de la lluvia que cae en el suelo. El vapor del agua que sale de las hojas contribuye a la formación de nubes y lluvia sobre los bosques.

Los árboles utilizan el agua para refrescar sus hojas (a través de la transpiración) y para apoyar a cada célula a través de la presión del agua. El agua sirve como una fuente de átomos de hidrógeno, los cuales ayudan a crear moléculas de y El agua también crea una banda transportadora de nutrientes desde el suelo y hacia todos los tejidos del árbol.

La banda que transporta el agua a través de los tejidos del xilema tiene un riesgo importante: ¿Qué pasaría si se interrumpe el flujo del agua? ¿O si algún contaminante se infiltra en el árbol con el agua que entra por las raíces.

La estrategia

El tejido del xilema no está compuesto por tubos continuos desde las raíces hasta las hojas. Al contrario, está hecho de varios compartimentos de células muertas llamadas traqueidas. Cada una mide solo unos milímetros y está separada de otras por medio de unas válvulas.

Las válvulas consisten de un espacio abierto en la pared celular entre dos traqueidas, creando una membrana en el medio que se puede mover por su cuenta. Esta membrana es delgada y responde a cambios en presión entre las dos traqueidas, cerrando la membrana cuando hay una diferencia en presión. Las válvulas abiertas miden 100-500 nanómetros en longitud: suficientemente pequeñas para mantener microorganismos no deseados y otros contaminantes fuera del tejido, pero suficientemente grandes para dejar pasar el agua.

Las válvulas también ayudan a prevenir daños en el árbol debido a cambios de presión. Si algún daño introduce aire a una traqueida, la baja de presión hace que las válvulas de la célula se cierren, previniendo el paso del agua y del aire entre las traqueidas. El tamaño corto de cada traqueida asegura que la válvula pueda cerrarse antes que el aire llegue muy lejos al interior del árbol.

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Vista radial de las traqueidas y válvulas de un abeto de Douglas, tomada a través de una micrografía electrónica de barrido.

Las posibilidades

Las válvulas a presión del xilema pueden tener muchas aplicaciones en sistemas mecánicos de bombeo de baja energía, ya sea para mover agua u otras sustancias.

El sistema de filtración también es prometedor. Las enfermedades transmitidas por el agua causan la muerte de más de un millón de personas al año, especialmente en áreas donde las tecnologías de saneamiento del agua son muy costosas para implementar a gran escala. Un filtro de agua barato, accesible y eficiente es una buena forma de mejorar la calidad del agua y prevenir enfermedades. Los filtros inspirados por el xilema han demostrado poder remover patógenos del agua de forma eficaz.

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Última actualización 14 de septiembre de 2016