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El baile del sacacorchos: Time-lapse revela la danza oculta de las raíces

Raíces danzantes

Las raíces hacen movimientos como de sacacorchos, meneándose y serpenteando en un camino helicoidal

Los investigadores de Duke han estado estudiando algo que sucede demasiado lento para que lo vean nuestros ojos. Un equipo del laboratorio del biólogo Philip Benfey quería ver cómo las raíces de las plantas se introducen en el suelo. Así que instalaron una cámara en las semillas de arroz que brotaban en gel transparente, tomando una nueva fotografía cada 15 minutos durante varios días después de la germinación.

Cuando reprodujeron su metraje a 15 cuadros por segundo, comprimiendo 100 horas de crecimiento en menos de un minuto, vieron que las raíces de arroz usan un truco para lograr su primer punto de apoyo en el suelo: sus puntas de crecimiento hacen movimientos como de sacacorchos, meneándose y serpenteando en un camino helicoidal.

Al usar su metraje de lapso de tiempo, junto con un robot con forma de raíz para probar ideas, los investigadores obtuvieron nuevos conocimientos sobre cómo y por qué las puntas de las raíces de las plantas giran a medida que crecen.

Raíz de semilla de arroz Raíz de semilla de arroz

La primera pista provino de otra cosa que observó el equipo: algunas raíces no pueden hacer el baile del sacacorchos. Descubrieron que el culpable es una mutación en un gen llamado HK1 que los hace crecer hacia abajo, en lugar de dar vueltas y serpentear como lo hacen otras raíces.

El equipo también observó que las raíces mutantes crecieron dos veces más profundas que las normales. Lo que planteó una pregunta: "¿Qué hace el crecimiento de la punta en espiral más típico para la planta?", dijo Isaiah Taylor, un asociado postdoctoral en el laboratorio de Benfey en Duke.

Los sinuosos movimientos en las plantas fueron "un fenómeno que fascinó a Charles Darwin", incluso hace 150 años, dijo Benfey. En el caso de los brotes, hay una utilidad obvia: enroscarse y dar vueltas hace que sea más fácil agarrarse mientras ascienden hacia la luz del sol. Pero cómo y por qué ocurre en las raíces era más un misterio.

Las semillas germinadas tienen un desafío, dicen los investigadores. Si quieren sobrevivir, la primera raíz diminuta que emerge tiene que anclar la planta y sondear hacia abajo para absorber el agua y los nutrientes que la planta necesita para crecer.

Lo que los hizo pensar: quizás en las puntas de las raíces, este crecimiento en espiral es una estrategia de búsqueda, una forma de encontrar el mejor camino a seguir, dijo Taylor.

semilla de arroz germinadoEn experimentos realizados en el laboratorio del profesor de física Daniel Goldman en Georgia Tech, las observaciones de raíces de arroz normales y mutantes que crecen sobre una placa de plástico perforada revelaron que las raíces normales en espiral tenían tres veces más probabilidades de encontrar un agujero y crecer hasta el otro lado.

Colaboradores de Georgia Tech y la Universidad de California en Santa Bárbara construyeron un robot blando y flexible que se despliega desde su punta como una raíz y lo soltaron en una carrera de obstáculos que constaba de clavijas espaciadas de manera desigual.

Para crear el robot, el equipo tomó dos tubos de plástico inflables y los encajó uno dentro del otro. Cambiar la presión del aire empujó el tubo interior blando de adentro hacia afuera, haciendo que el robot se alargara desde la punta. Contraer pares opuestos de "músculos" artificiales hizo que la punta del robot se doblara de lado a lado a medida que crecía.

Incluso sin sensores o sofisticados controles, la raíz robótica aún podía atravesar obstáculos y encontrar un camino a través de las clavijas. Pero cuando se detuvo la flexión de lado a lado, el robot se atascó rápidamente contra una clavija.

Finalmente, el equipo cultivó semillas de arroz normales y mutantes en una mezcla de tierra utilizada para campos de béisbol, para probarlos en los obstáculos que una raíz encontraría en el suelo. Efectivamente, mientras que las mutantes tuvieron problemas para sostenerse, las raíces normales con puntas en espiral pudieron perforar.

El crecimiento en sacacorchos de la punta de una raíz está coordinado por la hormona vegetal auxina, una sustancia de crecimiento que los investigadores creen que puede moverse alrededor de la punta de una raíz en crecimiento en un patrón ondulado. La acumulación de auxinas en un lado de la raíz hace que esas células se alarguen menos que las del otro lado, y la punta de la raíz se dobla en esa dirección.

Las plantas que portan la mutación HK1 no pueden bailar debido a un defecto en cómo se transporta la auxina de una célula a otra, encontraron los investigadores. Bloquea esta hormona y las raíces pierden su capacidad de girar.

El trabajo ayuda a los científicos a comprender cómo crecen las raíces en un duro y compactado suelo.

Los hallazgos se publicaron en Proceedings of the National Academy of Sciences: Mechanism and function of root circumnutation

Modificado por última vez enSábado, 20 Febrero 2021 18:58