BOTÁNICA

Las plantas crecen como si siguieran un plano de metro

Un equipo de investigadores descubre que el crecimiento de las ramas sigue el mismo principio universal de diseño que nosotros seguimos al hacer redes de transportes: el que busca el equilibrio entre coste y rendimiento.

Las plantas crecen como si siguieran un plano de metro
Las plantas crecen como si siguieran un plano de metro Salk Institute

¿En qué se parecen una tomatera y el plano de metro de tu ciudad? Podrían parecer cosas muy alejadas, pero el equipo de Saket Navlakha acaba de encontrar las similitudes geométricas y de diseño que rigen el crecimiento de una planta y el diseño de una red de transporte. En un trabajo publicado en la revista Cell Systems, los investigadores aportan una visión novedosa y arquitectónica sobre el crecimiento vegetal que podrían ayudar a diseñar cultivos mejor adaptados al cambio climático.

“La idea para este trabajo empezó en realidad con una cuestión de ingeniera”, explica Navlakha. ¿Cómo consiguen las redes de transporte como un tren suburbano o una red eléctrica resolver la tensión entre dos objetivos contrapuestos como son el coste y el rendimiento? Y, ¿resuelven las plantas ese problema de una forma similar? Para comprobarlo diseñaron un experimento especialmente sencillo, aunque algo laborioso. Cultivaron varias plantas de sorgo, tomate y tabaco y comenzaron a escanear digitalmente su estructura durante el crecimiento. En el proceso escanearon cada 20 días tanto las ramas como los tallos y las hojas y tomaron alrededor de 500 imágenes.

En esta analogía la base sería el centro de la ciudad y las hojas serían el extrarradio

“Escanear plantas en 3D puede consumirte mucho tiempo”, asegura Adam Conn, coautor del trabajo. “Pero es un método no invasivo y una vez que lo haces puedes descubrir cosas a partir de los datos que no apreciarías simplemente mirando las plantas”. De hecho, cuando introdujeron los datos en los ordenadores y vieron la geometría del crecimiento de las plantas observaron que se adaptaban de manera casi perfecta a la curva de lo que se conoce en economía como óptimo de Pareto, lo que significa que las plantas están encontrando el equilibrio entre el coste de desarrollar sus estructuras y la capacidad de sobrevivir en determinados ambientes.

Esta estrategia es la misma que utilizan los ingenieros cuando diseñan un sistema de transporte como el metro, por ejemplo. El objetivo principal es llevar a la gente desde los alrededores hasta el centro tan rápido como sea posible y con las rutas que sean más eficientes para llegar a todas partes. En esta analogía, llevada a las plantas, la base sería el centro de la ciudad y las hojas serían el extrarradio. Los nutrientes deben llegar hasta esas zonas lo mas rápido posible pero la planta debe limitar el coste de desarrollar demasiadas ramas.

“Nuestra hipótesis era que si la longitud total y la distancia recorrida eran un criterio evolutivo importante para las plantas, habría una presión evolutiva para minimizar el criterio de forma conjunta y eso es justamente lo que encontramos”, resume Ullas Pedmale, investigador postdoctoral que participa en el estudio. Un aspecto interesante es que las plantas tenían diferentes reacciones según la especie y según el ambiente en el que se criaban; si era más o menos luminoso, por ejemplo.

“Esto significa que la manera en que la planta desarrolla su arquitectura también alcanza una solución intermedia muy común en el diseño de redes”, asegura Navlakha. “En función del ambiente y la especie, la planta selecciona diferentes maneras de alcanzar estas soluciones para las condiciones particulares de ese ambiente. Entendiendo estos mecanismos podríamos ajustar dinámicamente nuestros variedades de cultivos para afrontar el cambio climático”.


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