La capacidad de la Venus atrapamoscas para cerrarse sin fuerza muscular ha desconcertado a los científicos durante más de un siglo.
Cuando las hojas con forma de mandíbulas de la planta detectan un insecto, se cierran en aproximadamente una décima de segundo, atrapando a la presa en su interior.
Pero todavía no está claro cómo las hojas pueden cerrarse tan rápidamente.
A Un nuevo estudio publicado en la revista Science afirma haber resuelto una parte importante del misterio.
Yoël Forterre, coautor del artículo y físico de la Universidad de Aix-Marseille, dijo que la planta era difícil de estudiar porque su movimiento era muy rápido.
“Las técnicas clásicas suelen ser demasiado invasivas y activan la trampa inmediatamente, lo que hace muy difícil estudiar el estado mecánico de la planta”, afirma el profesor Forterre.
Existen dos teorías sobre cómo las Venus atrapamoscas se cierran cuando algo toca los diminutos pelos del interior de sus hojas.
Una teoría era que el agua llegó a las células de la capa exterior de las hojas de la trampa, provocando que se hincharan y obligando a las hojas a cerrarse.
La otra teoría proponía que las paredes de estas células en la capa exterior de las hojas se volvían más suaves o relajadas, provocando que los lados interiores más rígidos de las hojas se doblaran..
Probando el mecanismo de la Venus atrapamoscas
Los investigadores diseñaron experimentos para probar ambas teorías abriendo las mandíbulas de la Venus atrapamoscas.
“Literalmente cambiamos la geometría de la trampa cortándola en rodajas finas”, dijo el profesor Forterre.
Esto eliminó la geometría de la trampa en forma de concha, lo que hizo más difícil ver lo que estaba sucediendo en el interior.
Los investigadores también pegaron trampas con pasta de impresión dental.
“Esto permitió que la trampa siguiera siendo completamente funcional y al mismo tiempo evitara grandes movimientos que de otro modo afectarían las mediciones”, dijo el profesor Forterre.
Carga…
Para probar la teoría del transporte de agua, los investigadores utilizaron pequeñas agujas para inyectar agua en las células y midieron la rapidez con la que se propagaba por los tejidos de la planta. cuando se desencadenó.
Luego midieron la rigidez de la pared celular de plantas individuales con una sonda igualmente pequeña mientras se activaba la trampa.
Luego realizaron pruebas en modelos de las trampas para asegurarse de que nada más interfiriera con las mediciones de la pared celular.
Un estudio sugiere que las paredes celulares cierran la trampa
Los investigadores dijeron que su modelo sugiere que el agua se mueve demasiado lentamente a través de la planta para ser el mecanismo que cierra la trampa.
En cambio, creen que sus resultados respaldan la segunda teoría: que la relajación de la pared celular hace que las trampas para moscas se cierren.
“Lo que más nos sorprendió no sólo fue que el transporte de agua fuera demasiado lento, sino también que la firma mecánica del cierre indicaba tan claramente un rápido ablandamiento de la pared celular”, dijo el profesor Forterre.
Las Venus atrapamoscas fascinaron a Charles Darwin y los científicos han estado tratando de comprender sus mecanismos desde entonces. (Entregado: Jeanne Bourdier/Corentin Mollier)
Kim Johnson, investigadora de la Universidad La Trobe que no participó en el estudio, dijo que los investigadores están comenzando a comprender que las paredes celulares pueden tener un mayor impacto en la piel de las plantas de lo que se pensaba anteriormente.
“Pero demostraron que es realmente nuevo lo rápido que esto puede suceder”.
Dijo que el estudio reforzó la importancia de las paredes celulares en la fisiología de las plantas.
Marilyn Ball, científica de plantas de la Universidad Nacional de Australia, que tampoco participó en la investigación, dijo que el nuevo estudio era “extraordinario” en su explicación mecánica de cómo se cierra una trampa para moscas.
Dijo que los resultados fueron notables considerando otros avances en nuestra comprensión de las paredes celulares de las plantas.
“Ahora se reconoce que las paredes celulares son participantes vivos y dinámicos en las respuestas celulares al estrés ambiental y biológico”, dijo el profesor Ball.
Carga…
El profesor Ball también señaló que otros estudios han encontrado proteínas vegetales que pueden responder a factores estresantes en unos pocos segundos y que éstas pueden ser la razón por la que se cierran las mandíbulas de las trampas para moscas.
“Esto plantea la intrigante posibilidad de que sistemas complejos que evolucionaron para mantener funciones celulares fueran explotados aún más en la evolución de sistemas complejos de captura de presas”, dijo.
Pero Sergey Shabala, fisiólogo vegetal de la Universidad de Australia Occidental, no quedó convencido con los resultados del estudio.
El profesor Shabala dijo que había otro mecanismo para el transporte de agua que los investigadores no habían considerado y que lo haría lo suficientemente rápido como para cerrar la trampa.
El agua en varias células podría moverse al mismo tiempo, lo que permitiría un transporte más rápido que si se moviera de una célula a otra, dijo.
“Se supone que el agua se mueve de una celda a otra, (pero) el agua puede moverse en paralelo, no necesariamente en secuencia”.
Las venus atrapamoscas son originarias de los EE. UU. y son una especie en peligro de extinción en la naturaleza debido a la recolección ilegal. (Flickr: Gemma Sarracenia, Venus atrapamoscas, CC BY 2.0)
Tampoco creía que una pared celular se relajaría tan rápido como sospechaban los investigadores porque no existía ningún mecanismo biológico que pudiera hacerlo con la suficiente rapidez.
“Es absolutamente imposible que esto suceda en unos segundos”.
El profesor Shabala añadió que la teoría de los investigadores no explicaba cómo la trampa podría reabrirse cinco minutos después de cerrarse.
“La naturaleza es muy complicada. Hay muchos mecanismos paralelos complementarios”, afirmó.
“Entonces, tal vez el cambio en las propiedades de la pared celular tenga algo que ver con esto, pero no excluye el transporte de agua y no puede ser la razón principal del cierre.“
Sin embargo, el Dr. Johnson dijo que había formas de que la pared celular respondiera tan rápido como sugiere el estudio.
Sin embargo, dijo que se necesitaba más investigación para confirmar esto porque el estudio se basó en mediciones muy indirectas.
“Mucho de esto hay que inferirlo porque es realmente difícil medir cosas como ésta a esta escala”.
Es necesario seguir trabajando para investigar los mecanismos.
El profesor Forterre dijo que su equipo necesitaba trabajar estrechamente con biólogos para comprender mejor el mecanismo de la Venus atrapamoscas.
“Creemos que hemos identificado el mecanismo físico responsable del cierre, pero aún no sabemos cómo lo controla la planta”.
Sin embargo, si la planta utiliza este mecanismo relajante de la pared celular para cerrarse, cree que se podrían abrir nuevas posibilidades técnicas.
“Este concepto podría inspirar nuevos tipos de sistemas robóticos blandos o materiales adaptativos que permanezcan estables durante largos períodos de tiempo, almacenen cantidades significativas de energía y luego realicen movimientos muy rápidos cuando sea necesario”.
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