Cuando se les pide a las personas que dibujen la flor de una planta de girasol, casi todos dibujan un gran círculo rodeado de pétalos amarillos.
"En realidad, esa estructura es la cabeza de la flor, o el capítulo, que puede estar compuesto por cientos de flores, también conocidas como floretes. Los 'pétalos' circundantes son floretes diferentes en estructura y función a los más cercanos al centro".dice la profesora de horticultura Paula Elomaa de la Facultad de Agricultura y Silvicultura de la Universidad de Helsinki, Finlandia.
Una inflorescencia gigante es beneficiosa, ya que es efectiva para atraer polinizadores. Cuando los polinizadores se mueven alrededor de la inflorescencia, polinizan cientos de floretes individuales en el transcurso de su viaje.
El orden de los floretes en la cabeza de una flor no es aleatorio. En cambio, están modelados en espirales regulares cuyo número sigue la secuencia de Fibonacci familiar de las matemáticas. Los números de Fibonacci son la suma de los dos números anteriores en la secuencia: 1, 1, 2, 3, 5, 8, 13, 21, 34, 55, 89, 144 ...
En la cabeza de la flor, el número de espirales que se enrollan hacia la izquierda y la derecha es siempre dos números de Fibonacci consecutivos. Las cabezas de las flores de girasol pueden tener hasta 89 espirales hacia la derecha y 144 hacia la izquierda, mientras que la gerbera, otraplanta estudiada de la familia de plantas Asteraceae, tiene menos espirales 34/55.
La regularidad geométrica de la naturaleza ha fascinado tanto a biólogos como a matemáticos durante siglos.
"La gerbera es un tema de estudio favorable, porque podemos utilizar plantas transgénicas cultivadas en invernadero como herramientas cuando investigamos las funciones de genes individuales, por ejemplo, durante el desarrollo de la planta. En el caso de los girasoles, la transferencia de genes estodavía no es un procedimiento de rutina. El genoma de la gerbera, que está cerca del tamaño del genoma humano, se está secuenciando actualmente. La experiencia ha demostrado que la gerbera es una planta modelo excelente ", dice Elomaa, quien ha contribuido a la investigación finlandesa de gerberas.desde su infancia a fines de la década de 1980.
Ahora, por primera vez, los investigadores han podido examinar a nivel molecular cómo los primordios florales se modelan en espirales en el punto de crecimiento, o el meristemo, de las gerberas. Han tenido a su disposición una solución técnica cuya utilizaciónen la ciencia de las plantas solo se podía soñar hace un par de décadas.
Con la ayuda de la tomografía de rayos X, los investigadores escanearon imágenes tridimensionales de las diferentes etapas del desarrollo del meristemo. Utilizando microscopía confocal, estudiaron meristemas tan pequeños como de menos de un milímetro de tamaño para determinar dónde se encuentra la hormona vegetal auxina, quedetermina la posición de los primordios, se encuentra.
Finalmente, los investigadores aplicaron modelos matemáticos a los datos obtenidos en cooperación con el profesor Przemys? Aw Prusinkiewicz de la Universidad de Calgary. El resultado final fue un modelo informático tridimensional que emula el patrón de una cabeza de flor real.
Los investigadores encontraron que el meristemo de la gerbera está modelado a nivel molecular ya en una etapa en la que no se pueden discernir primordios u otros cambios ni siquiera con un microscopio electrónico.
"Durante el crecimiento, los niveles de auxina se elevan al máximo simultáneamente en varias ubicaciones del meristema. El número de estos puntos agrupados, que se denominan máximos de auxina, aumenta rápidamente a medida que crece el diámetro del meristema, siguiendo los números de Fibonacci. Un nuevoEl máximo de auxina siempre se forma entre dos máximos vecinos y se mueve de modo que siempre esté más cerca del más antiguo de los vecinos. Por eso las espirales son regulares incluso en meristemas que no son del todo simétricos ".
Los hallazgos demuestran que el crecimiento de expansión del meristemo es el factor que afecta, por ejemplo, el número eventual de floretes en la cabeza de la flor.
"Entre otras cosas, este efecto se observa en el rendimiento de semillas, un factor importante para el girasol, ya que se cultiva específicamente como pienso y alimento. También es posible que el mismo modelo explique el número y el patrón de los órganos florales.En el futuro, esta información se aplicará, por ejemplo, a la fresa. En la fresa, el tamaño de la fruta está regulado por el número de pistilos ", señala Elomaa.
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Materiales proporcionado por Universidad de Helsinki . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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