Romanesco: un fractal vegetal que la matemática busca descifrar

Romanesco: un fractal vegetal que la matemática busca descifrar

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En el trabajo, los investigadores combinaron experimentos in vivo con modelos computacionales en 3D que reproducen el desarrollo de la inflorescencia de las plantas.

De la familia de las crucíferas está formada por más de 3.000 especies, entre las que se incluyen algunas muy recurrentes en nuestras mesas como el brócoli, la coliflor, las coles de Bruselas, el repollo, el kale o los grelos; y otras más desconocidas, que van haciéndose un hueco en las verdulerías, como el romanesco, cuyo nombre científico es Brassica oleracea. También conocida como coles de torre, es una variedad de col originaria de Italia, donde se consume desde hace varios siglos. 

Combinando modelos matemáticos y biología vegetal, científicos del Instituto de Biología Molecular y Celular de Plantas (UPV-CSIC) y otros centros internacionales han descubierto que estas peculiares coliflores son brotes programados para convertirse en flores, pero que nunca alcanzan su objetivo. En cambio, se convierten en tallos, que a su vez siguen intentando producir flores. 

El misterio de la peculiar forma de la coliflor romanesco (Brassica oleracea var. botrytis) ha sido resuelto por un equipo internacional de científicos, en el que ha participado el Instituto de Biología Molecular y Celular de Plantas (IBMCP, centro mixto de la Universidad Politécnica de Valencia y el CSIC).

El estudio, publicado esta semana en la revista Science, se ha liderado desde el Centro Nacional para la Investigación Científica de Francia (CNRS) y el Instituto Nacional de Investigación en Informática y Automatización (INRIA) de ese país.

Su objetivo era descubrir los fundamentos moleculares del crecimiento de las coliflores en general, y de los romanescos, en particular.

El equipo ha comprobado que ambos son 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. 

col romanesco, geometría sagrada, espiral, fractal

Tallos que no llegan a ser flores

Así, la forma atípica 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 el aspecto fractal de la misma.

Los meristemos de la coliflor no logran alcanzar el objetivo de formar flores pero ‘recuerdan’ que transitoriamente sí que consiguieron adquirir un estado floral. Las mutaciones adicionales que afectan al crecimiento y la actividad de los meristemos son las que provocan las formas fractales características del romanesco”, apuntan Francisco Madueño, Antonio Serrano y Carlos Giménez.

Estos tres coautores e investigadores del IBMCP han caracterizado 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 como 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 tan fascinantes como el fractal del romanesco. 

Referencia: 

col romanesco, geometría sagrada, espiral
Investigadores del Instituto de Biología Molecular y Celular de Plantas participantes en el estudio. / UPV-CSIC

Eugenio Azpeitia, Gabrielle Tichtinsky, Marie Le Masson, Antonio Serrano-Mislata, Jérémy Lucas, Veronica Gregis, Carlos Gimenez, Nathanaël Prunet, Etienne Farcot, Martin M.Kater, Desmond Bradley, Francisco Madueño, Christophe Godin and Francois Parcy. “Cauliflower fractal forms arise from perturbations of floral gene networks”. Science, 2021.

Vía: http://Ecoportal.net

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