Revelan el secreto fractal del romanesco

Un equipo de investigación internacional con participación del CSIC y la Universitat Politècnica de València ha desvelado la singular estructura fractal de la coliflor romanesco, que, al contrario de lo que se suele creer, no es un híbrido de brócoli y coliflor, sino un tipo coliflor italiana. Un fractal es un objeto geométrico cuya estructura, fragmentada, se repite a varias escalas. El estudio muestra que la estructura es en realidad una proliferación de yemas (meristemos) programadas para convertirse en flores pero que nunca alcanzan su objetivo; lo que hacen es convertirse en tallos que, a su vez, continúan intentando producir flores. La coliflor nace de la reiteración de este proceso, que provoca una sucesión de tallos sobre tallos. 

Los resultados de la investigación, que se publica en la revista Science, indican que la forma singular del romanesco se explica por la producción cada vez más rápida de tallos que fracasan en su intento de convertirse en flores, mientras que esta tasa de producción es constante en otras coliflores. Como resultado, la inflorescencia del romanesco adquiere una estructura piramidal compuesta por pirámides más pequeñas, provocando su aspecto fractal. 

El romanesco adquiere una estructura piramidal compuesta por pirámides más pequeñas, provocando su aspecto fractal 

“Los meristemos de la coliflor no logran alcanzar el objetivo de formar flores, pero recuerdan que transitoriamente sí que consiguieron adquirir un estado floral”, apuntan los investigadores del Instituto de Biología Molecular y Celular de Plantas IBMCP (CSIC-UPV) que han participado en este estudio. “Las mutaciones adicionales que afectan al crecimiento y la actividad de los meristemos son las que provocan las formas fractales características del romanesco”.

Fractales en 3D

Para el estudio, liderado el Centro Nacional para la Investigación Científica de Francia (CNRS, en sus siglas en francés) y el Instituto Nacional de Investigación en Informática y Automatización de Francia (INRIA), los investigadores combinaron experimentos in vivo con modelos computacionales en 3D que reproducen el desarrollo de la inflorescencia de las plantas. Su objetivo era descubrir los fundamentos moleculares del crecimiento de las coliflores en general, y de los romanescos, en particular. 

El trabajo de los investigadores del IBCMP se ha centrado en caracterizar la red de genes que determina que se forme una flor o un tallo y cuya actividad está por tanto alterada en los meristemos de la coliflor y el romanesco. En concreto, observaron que TFL1, un gen esencial para la formación de tallos, es activado por genes que promueven la formación de flores, un resultado inicialmente contradictorio pero clave para entender el desarrollo de la inflorescencia de las plantas y, específicamente, la formación de estructuras como el fractal del romanesco. 

Un fractal es un objeto geométrico cuya estructura, fragmentada, se repite a varias escalas. El romanesco, un tipo de coliflor, muestra esta estructura geométrica. Sus meristemas (yemas) componen una espiral logarítmica, con la forma de un fractal natural. Su número de espirales corresponde a un número de Fibonacci. 

Referencia: Cauliflower fractal forms arise from perturbations of floral gene networks (Science)