¿Por qué se mueven las plantas? Los científicos resuelven un antiguo misterio que desconcertó a Charles Darwin

Un estudio ha revelado que los movimientos erráticos de un girasol le ayudan a localizar la luz solar, lo que proporciona información sobre el comportamiento de las plantas y sus posibles beneficios agrícolas.

En un nuevo estudio, físicos de Estados Unidos e Israel pueden haber logrado encontrar una explicación para un extraño comportamiento en el crecimiento de las plantas, un misterio que desconcertó al propio Charles Darwin durante las últimas décadas de su vida.

Para muchas personas, las plantas pueden parecer estáticas e incluso un poco aburridas. Pero lo verde en realidad se mueve mucho. Si miras un vídeo en cámara rápida de una plántula de girasol que brota del suelo, por ejemplo, no crece hacia arriba. En cambio, a medida que un girasol crece, su corona gira en círculos, se retuerce en espirales y, en general, se retuerce, aunque muy lentamente.

Ahora, investigadores dirigidos por Orit Peleg de la Universidad de Colorado Boulder y Yasmin Meroz de la Universidad de Tel Aviv han descubierto un papel para estos movimientos caóticos, también conocidos como “giros”. En experimentos de invernadero y simulaciones por computadora, el grupo demostró que los girasoles se benefician de la rotación para buscar zonas de luz solar en su entorno circundante.

“Mucha gente realmente no tiene en cuenta el movimiento de las plantas, porque nosotros, como humanos, normalmente miramos las plantas a una velocidad de fotogramas incorrecta”, dijo Peleg, uno de los autores del estudio y profesor asociado en el Instituto BioFrontiers y el Departamento de Computación. Ciencia.

El equipo publicó sus resultados el 15 de agosto en la revista. Revisión física X.

Estos hallazgos podrían algún día ayudar a los agricultores a idear nuevas estrategias para cultivar una variedad de cultivos en arreglos más eficientes.

“Nuestro equipo trabaja mucho en las interacciones sociales en enjambres de insectos y otros grupos de animales”, dijo Chantal Nguyen, autora principal e investigadora postdoctoral en BioFrontiers.

“Pero esta investigación es particularmente interesante porque vemos una dinámica similar en las plantas. Están enraizadas en el suelo”.

La elección de Darwin

Las plantas normalmente no se mueven como los animales, añadió Nguyen, sino que se mueven creciendo en diferentes direcciones con el tiempo. Este fenómeno fascinó a Darwin mucho después de su regreso de su viaje en el buque de guerra Beagle. Según relatos históricos.

En la década de 1860, Darwin, que entonces padecía una serie de enfermedades que limitaban su movilidad, pasaba días observando plantas en su casa. Plantó semillas de pepinos y otras plantas. ClasificarLuego rastrearon cómo se movían sus coronas día a día y los mapas resultantes parecían aleatorios y locos.

“Disfruto mucho de mis rizos; es el tipo de molestia que me conviene”. Le escribió a un amigo en 1863..

Le divirtiera o no a Darwin, no podía explicar por qué parte de su cabello estaba retorcido.

Es un misterio que también desconcertó a Meroz, físico de formación. Un estudio realizado en 2017 Esta investigación la apuntó en la dirección correcta. En esta investigación, científicos dirigidos por la Universidad de Buenos Aires cultivaron hileras de girasoles en condiciones de hacinamiento. Descubrieron que las plantas se disponían de forma natural y consistente en forma de zigzag, casi como los dientes de una cremallera. Es probable que esta disposición ayude a las plantas a maximizar su acceso a la luz solar como grupo.

Miroz se preguntó si las vibraciones de las plantas podrían ser el motor que impulsa tales patrones en el crecimiento de las plantas.

“Para las plantas trepadoras, es claramente una cuestión de encontrar soportes a los que aferrarse”, dijo Miroz, profesor de ciencias vegetales y seguridad alimentaria. “Pero para otras plantas, no está claro por qué vale la pena”.

Aquí viene el sol

Para averiguarlo, ella y sus colegas plantaron en hileras girasoles de cinco semanas de edad. Luego, como Darwin antes que ellos, mapearon cómo se movían las plantas a lo largo de la semana.

A continuación, Nguyen y Bligh desarrollaron un programa informático para analizar los patrones que rigen el crecimiento del girasol. Los investigadores también pudieron utilizar simulaciones por computadora para ver qué sucedería si los girasoles se movieran más o menos; en otras palabras, si se movieran al azar o en un patrón lento y constante.

El grupo descubrió que si las plantas digitales no se movían en absoluto, todas se alejarían unas de otras en línea recta. Por el contrario, si se mueven mucho, crecerán siguiendo un patrón aleatorio. Pero si se mueven con la cantidad justa de aleatoriedad, los girasoles forman esa distintiva forma en zigzag, que en las plantas verdaderas proporciona un gran acceso a la luz solar. Nguyen explicó que las plantas parecen girar para encontrar de dónde viene la mejor luz y luego crecer en esa dirección.

“Cuando se agrega un poco de ruido al sistema, se permite a la planta explorar su entorno y establecerse en aquellas configuraciones que permiten a cada planta encontrar la máxima exposición a la luz. Eso conduce a este hermoso patrón en zigzag que vemos”, dijo. .

En experimentos futuros, los investigadores probarán cómo crecen los girasoles en disposiciones más complejas. Por su parte, Miroz está feliz de ver que las plantas aprecian su capacidad de moverse e influir.

“Si todos viviéramos en las mismas escalas temporales que las plantas, podrías caminar por la calle y verlas moverse”, dijo. “Probablemente todos tenemos plantas como mascotas”.

Referencia: “Los círculos ruidosos facilitan la evitación autorregulada de las sombras en los girasoles” por Chantal Nguyen, Imre Dromi, Ahron Kempinski, Gabriela E. C. Gall, Orit Peleg y Yasmin Meroz, 15 de agosto de 2024. Revisión física.
DOI: 10.1103/PhysRevX.14.031027