MOSCÚ, 5 de agosto - RIA Novosti. Los girasoles tienen la sorprendente capacidad de “mirar” constantemente al Sol gracias a una mutación que ha cambiado el funcionamiento de su “reloj interno” de tal manera que orquestan el crecimiento de sus células de una manera extremadamente inusual, provocando que la inflorescencia Giran de este a oeste durante las horas del día, dice un artículo publicado en la revista Science.
“El hecho de que la planta tenga una idea de cuándo y dónde saldrá el Sol me hizo suponer que existe una conexión entre el “bioreloj” y la cadena de proteínas y genes que controlan el crecimiento de los girasoles. "De esta manera la flor recibe más luz, también atrae más a las abejas porque aman las superficies cálidas", dijo Stacey Harmer de la Universidad de California en Davis (EE.UU.).
Partiendo de esta suposición, Harmer y sus colegas descubrieron uno de los misterios más antiguos e interesantes de la botánica al estudiar el funcionamiento de los llamados ritmos circadianos, que controlan todos los procesos dentro de las células vegetales y animales según la hora del día, y su Influencia en el trabajo de la oxina, una proteína estimuladora del crecimiento.
Para ello, los autores del artículo cultivaron varios girasoles, algunos de los cuales fueron plantados en un laboratorio donde la luz estaba constantemente encendida, y otros en un campo normal. Los científicos colocaron algunas plantas en tinas de tal manera que no pudieran girar detrás del Sol, lo que les permitió evaluar las consecuencias de abandonar tal adaptación evolutiva.
Los girasoles del cuadro de Van Gogh tienen mutaciones genéticas, según han descubierto los científicosLos girasoles representados en una serie de pinturas de Van Gogh muestran signos de mutaciones genéticas, según un artículo publicado por científicos de la Universidad de Georgia (EE.UU.) en la revista PLoS Genetics.Para revelar los principios de este movimiento, les ayudó una técnica ingeniosa inventada por uno de los autores del artículo: los biólogos tomaron un marcador y marcaron varios puntos en el tallo de un girasol, que observaron con una cámara de video. Si la distancia entre ellos cambiaba, significaba que el tallo de la flor estaba creciendo donde se dibujaron estos puntos.
Como han demostrado las observaciones, el "motor" en el movimiento de una flor era el reloj interno de la planta: un conjunto de proteínas sensibles a la luz y genes "conectados" a ellas que controlan varios procesos de vida asociados con el inicio del día, la noche y la mañana. y tarde.
Si la duración del día cambiaba artificialmente, los girasoles perdían la capacidad de orientarse hacia el Sol, incluso si la fuente de luz artificial se movía por el "cielo" de la misma manera que la estrella real. Esto inmediatamente tuvo un impacto negativo en la tasa de crecimiento de la flor, la ganancia de biomasa y el desarrollo de las semillas.
Los "puntos" marcadores revelaron exactamente cómo sucede esto: resultó que estos relojes influyen en el movimiento de la flor de dos maneras: controlando la tasa de crecimiento y haciendo que un lado del tallo crezca más rápido que el otro. Gracias a esto, el girasol gira gradualmente durante las horas del día, siguiendo al sol.
Este rasgo del girasol puede tener un beneficio evolutivo inesperado: Harmer y sus colegas descubrieron que a las abejas les gustan las flores cálidas, especialmente por la mañana, y girar hacia el sol ayuda a que la flor se caliente más rápido y atraiga más polinizadores.
Una serie de experimentos demostraron que el movimiento de los girasoles corresponde a un ritmo circadiano de 24 horas. Los científicos intentaron "engañar" a las plantas cambiando artificialmente la duración del movimiento de la fuente de luz a 30 horas. Sin embargo, en este caso, los girasoles se movieron de manera desigual, lo que afectó su crecimiento, ganancia de biomasa y rendimiento.
Se sabe que las inflorescencias de girasol durante el día giran detrás del sol y por la noche vuelven a cambiar de posición para “mirar” hacia el este al amanecer. Una vez que los girasoles se desvanecen, dejan de girar hacia el sol.
Los científicos explican que el movimiento de la inflorescencia del girasol se produce debido al crecimiento desigual de la planta. Un lado del tallo crece más rápido que el otro, lo que hace que la inflorescencia gire.
En otro experimento, los científicos limitaron artificialmente el movimiento de las plantas. Ataron algunas de las inflorescencias para que no pudieran girar, o giraron las macetas para que las plantas no quedaran expuestas al sol por la mañana. Resultó que las hojas de ambos grupos de girasoles eran un 10% más pequeñas que las de las plantas que seguían al sol.
Además de acumular más biomasa, los girasoles han adquirido otra ventaja: las plantas orientadas al sol son mucho más atractivas para los insectos. Por la mañana, cinco veces más abejas volaron hacia las flores orientadas al este.
"Las abejas se vuelven locas por las plantas que miran hacia el este, mientras ignoran las flores que miran hacia el oeste", dice Stacy Harmer de la Universidad de California, Davis. "En el lado soleado, las plantas se calientan más rápido y las flores cálidas atraen a más polinizadores".
Anna Khoteeva
Secuencia de Fibonacci descubierta en una flor de girasol
Según los biólogos, las flores grandes son una de las demostraciones más evidentes y hermosas de la secuencia de Fibonacci. Esta secuencia numérica es una serie de números naturales, donde cada número posterior es igual a la suma de los dos anteriores. La secuencia podría verse así: 1, 1, 2, 3, 5, 8, 13, 21, 34, 55, 89, 144…
Los investigadores descubrieron que las semillas están dispuestas en dos filas de espirales, una de las cuales va en el sentido de las agujas del reloj y la otra en el sentido contrario. Según los científicos, en la mayoría de las inflorescencias de girasol puedes encontrar una combinación de números incluidos en la secuencia de Fibonacci, por ejemplo, 34 y 55 o 55 y 89. Y si tienes un girasol muy grande frente a ti, entonces puedes contar 89. y 144 semillas.
En 2012, el Museo de Ciencia e Industria de Manchester (Reino Unido), en honor al centenario del nacimiento del matemático, lanzó un proyecto inusual: "Los girasoles de Turing", invitando a todos a cultivar un girasol y llevar la flor al museo (o enviar foto de la planta).
Este proyecto nos permitió recopilar 657 fotografías, cuyo procesamiento y análisis llevó casi cuatro años. Dado que las semillas suelen ser claramente visibles en las inflorescencias del girasol, los científicos pudieron contar su número y confirmar que el patrón de Fibonacci es efectivamente visible en las flores.
Los biólogos aún no pueden entender el mecanismo detrás de la “adherencia” de ciertas plantas a secuencias numéricas. El problema es que las plantas no siempre muestran este patrón. En el caso de las flores de girasol estudiadas, se encontraron patrones de semillas consistentes con la secuencia de Fibonacci en aproximadamente el 80% de las plantas. Las inflorescencias restantes mostraron patrones más complejos.
Anna Khoteeva
Referencia
El matemático británico Alan Turing se interesó por estos patrones ya en la primera mitad del siglo pasado. El científico se hizo famoso por desarrollar un método durante la Segunda Guerra Mundial que ayudó a descifrar el código de la máquina de cifrado alemana Enigma. Además, Turing tuvo una influencia significativa en el desarrollo de la informática y la inteligencia artificial. Después de la guerra, el científico se interesó por los patrones matemáticos de las plantas.
Hace mucho tiempo, la gente notó que las flores jóvenes de girasol giran para seguir al sol durante el día, y por la noche regresan a su posición original para encontrarse nuevamente con él en el este por la mañana. Pero hasta ahora los científicos no han podido resolver este misterio: ¿qué hace que las plantas realicen su ritual diario y por qué el “culto” a la luminaria cesa con el tiempo?
En busca de una respuesta, Stacey Harmer de la Universidad de California en Davis y sus colegas realizaron una serie de experimentos.
En la primera etapa se cambiaron las condiciones para el cultivo de girasoles en su entorno natural. Los científicos "inmovilizaron" a un grupo para que las plantas no pudieran girar en absoluto, y al otro lo fijaron de tal manera que los girasoles al amanecer se giraban hacia el oeste. Cuando las flores crecieron, resultó que las hojas de ambos grupos eran un 10% más pequeñas que las de las plantas “libres”. Esto confirmó la corazonada de que observar el sol es necesario para que los girasoles crezcan de manera más eficiente.
Entonces los científicos decidieron comprobar si el “baile” rítmico de los girasoles se debía a relojes internos o a condiciones ambientales.
Trasladaron las plantas que crecían afuera a una habitación con iluminación cenital constante y descubrieron que los girasoles continuaron girando de un lado a otro exactamente como lo habían hecho antes durante varios días.
Luego, los científicos colocaron las plantas en una habitación especial con una hilera de lámparas que se encendían una a la vez, imitando el movimiento del sol. Cuando los investigadores programaron la iluminación artificial en un ciclo día/noche de treinta horas, las plantas giraban de un lado a otro sin un horario regular. Pero cuando las condiciones de luz volvieron a la normalidad, los girasoles siguieron estrictamente el "sol" artificial, lo que demuestra que los ritmos circadianos internos desempeñan un papel importante en el movimiento de las flores.
Pero, sobre todo, los biólogos estaban interesados en la cuestión de por qué, después de la floración, los girasoles dejan de girar de un lado a otro y se congelan, "mirando" hacia el amanecer. Luego, el equipo de Harmer giró algunas de las plantas hacia el oeste y luego contó la cantidad de abejas y otros polinizadores que aterrizaron en flores que miraban en diferentes direcciones.
Resultó que por la mañana los insectos visitaban las flores orientadas al este cinco veces más a menudo que las que miraban en la dirección opuesta.
"Se puede ver que las abejas se vuelven locas por las flores orientadas al este y prestan poca atención a las plantas orientadas al oeste", dice Stacy Harmer.
Investigaciones anteriores han demostrado que los polinizadores prefieren flores más cálidas, por lo que los girasoles que reciben una gran dosis de luz temprano en la mañana parecen ser más populares.
"Me sorprendía constantemente lo complejas que son las plantas", continúa Harmer. "Son realmente magistrales a la hora de adaptarse a las condiciones ambientales".
El estudio, publicado en Science, plantea cuestiones más complejas. Por ejemplo, ¿cómo dicen las plantas la hora y cómo encuentran la dirección correcta cuando giran en la oscuridad hacia donde saldrá el sol?
Pero, según los expertos, el hecho mismo de que los girasoles tengan un reloj interno y se guíen por sus propios ritmos es el “Santo Grial” en el estudio de su complejo comportamiento. Y, como destaca la nota de prensa de la universidad, este es el primer ejemplo de sincronización temporal en plantas que viven en entornos naturales, lo que tiene un impacto directo en la eficiencia del crecimiento.
Primero, conviene aclarar una cosa muy importante. La afirmación de que los girasoles siempre siguen al Sol es cierta sólo si hablamos de flores de girasol jóvenes que aún no se han abierto. Contrariamente a la creencia popular, las flores maduras de girasol no giran para seguir al Sol y generalmente miran hacia el este.
Los capullos de girasol sin abrir siguen al sol y cambian de posición a lo largo del día. Este fenómeno se llama heliotropismo (ver párrafo al final del artículo).
La observación del Sol es necesaria para que los girasoles crezcan de manera más eficiente. Los científicos arreglaron las plantas evitando que giraran o, por el contrario, rotaron las macetas, alterando el curso natural del movimiento. En ambos casos, las hojas de las plantas resultaron ser aproximadamente un 10% más pequeñas que las de sus vecinas, que giraban tranquilamente detrás del sol.
Además, los expertos colocaron con un marcador varios puntos en el tallo para estudiar cómo se mueve el girasol detrás del Sol. Los científicos monitorearon los puntos usando una cámara de video. Si la distancia entre ellos cambiaba, significaba que el tallo de la flor estaba creciendo donde se dibujaron estos puntos.
Cuando las plantas giraban para seguir al Sol durante el día, el lado oriental del tallo crecía a un ritmo más rápido que el occidental, lo que hacía que la flor girara hacia el Sol. Y por la noche, el lado occidental crecía más rápido y el tallo giraba en la otra dirección.
El secreto del movimiento del girasol radica en el crecimiento desigual de su tallo. Según los científicos, la luz solar directa mata las hormonas de crecimiento contenidas en el tallo, llamadas auxinas. La distribución desigual de estas hormonas a lo largo del tallo hace que el girasol crezca más lento en el lado soleado y más rápido en el lado sombreado, inclinando así todo el tallo hacia el sol. A medida que cambia la posición del sol, también cambia la distribución de auxinas a lo largo del tallo, lo que a su vez provoca un cambio en la inclinación de la flor.
Así, el movimiento de la planta se realiza con la ayuda de células motoras especiales que participan en el mecanismo de crecimiento y están ubicadas en la base flexible de la flor. Resultó que este movimiento dependía del reloj interno de la planta: los ritmos circadianos que controlan varios procesos de vida asociados con el inicio del día, la noche, la mañana y la tarde. El "reloj" controla la tasa de crecimiento y hace que un lado del tallo crezca más rápido que el otro. Gracias a esto, el girasol poco a poco gira para seguir al Sol.
A medida que el girasol madura y la flor se abre, el crecimiento general se ralentiza y las plantas dejan de moverse durante el día, permaneciendo orientadas hacia el este. El hecho es que la planta reacciona más fuertemente a la luz solar temprano en la mañana que durante el día, por lo que durante el día deja gradualmente de moverse hacia el oeste.
¿Cómo se mueven los girasoles por la noche?
Como todos sabemos, por la mañana los capullos de girasol sin abrir se encuentran con el sol por el este y por la tarde lo despiden por el oeste. Aquí podríamos haber terminado nuestro artículo, si no fuera por un “pero”: ¡por la mañana, los capullos de girasol vuelven a dirigirse hacia el este! Surge una pregunta completamente lógica: "¿cómo?" ¿Por qué el girasol sigue moviéndose por la noche, sin exposición alguna al sol? Además, por la noche los movimientos del girasol se producen a una velocidad mucho mayor que durante el día.
Para nuestra decepción general, los científicos aún no pueden responder con certeza a esta pregunta. Según una teoría, por la noche, las células del girasol liberan la energía acumulada cuando el tallo se inclina, "haciendo saltar" la flor. Según otra teoría, el movimiento nocturno del tallo no depende del sol y está determinado por el “reloj interno” del propio girasol.
¿Por qué un girasol adulto siempre mira hacia el este?
A medida que el tallo crece y la flor se vuelve más pesada, la redistribución de las hormonas del crecimiento produce un efecto cada vez menos perceptible. Con el tiempo, el girasol se vuelve demasiado pesado para moverlo. Por tanto, después de madurar, el girasol ya no sigue al Sol y siempre se dirige hacia el este. ¿Pero por qué exactamente hacia el este?
Los investigadores tampoco tienen una respuesta exacta a esta pregunta. Algunos científicos afirman que una noche la flor “regresa” hacia el este y ya no puede repetir su viaje hacia el oeste.
Sea como fuere, los científicos continúan estudiando el girasol, que inesperadamente para muchos resultó ser algo mucho más complejo que una simple flor que sigue constantemente al Sol.
Heliotropismo de las flores.
Las flores de heliotropo siguen el movimiento del Sol a través del cielo durante todo el día, de este a oeste. Por la noche, las flores pueden orientarse de forma bastante desordenada, pero al amanecer giran hacia el este, hacia la luminaria en ascenso. El movimiento se realiza mediante células motoras especiales ubicadas en la base flexible de la flor. Estas células son bombas de iones que transportan iones de potasio a los tejidos cercanos, lo que cambia su turgencia. El segmento se dobla debido al alargamiento de las células motoras ubicadas en el lado de la sombra (debido a un aumento de la presión interna hidrostática). El heliotropismo es la respuesta de una planta a la luz azul. Una de las flores más heliotrópicas es el girasol, que, más que cualquier otro color, “sigue” al sol, especialmente a una edad temprana, hasta que su cabeza crece hasta alcanzar un tamaño grande y se vuelve demasiado pesada para moverla (en este momento todas sus flores). Las fuerzas se concentran en la maduración de las semillas). En mayor o menor medida, casi todas las flores son heliotropos.
Algunas plantas que observan el sol no son heliotropos puros: sus movimientos circadianos son iniciados por la luz solar y, a menudo, continúan durante algún tiempo después de su desaparición.
Existe una falsa creencia muy extendida de que los girasoles “alcanzan” el sol (heliotropismo). De hecho, las flores maduras de girasol suelen mirar hacia el este y no se mueven. Sin embargo, las yemas de girasol (antes de la floración) son heliotrópicas. Cambian su orientación de este a oeste a lo largo del día.
MOSCÚ, 5 de agosto - RIA Novosti. Los girasoles tienen la sorprendente capacidad de “mirar” constantemente al Sol gracias a una mutación que ha cambiado el funcionamiento de su “reloj interno” de tal manera que orquestan el crecimiento de sus células de una manera extremadamente inusual, provocando que la inflorescencia Giran de este a oeste durante las horas del día, dice un artículo publicado en la revista Science.
“El hecho de que la planta tenga una idea de cuándo y dónde saldrá el Sol me hizo suponer que existe una conexión entre el “bioreloj” y la cadena de proteínas y genes que controlan el crecimiento de los girasoles. "De esta manera la flor recibe más luz, también atrae más a las abejas porque aman las superficies cálidas", dijo Stacey Harmer de la Universidad de California en Davis (EE.UU.).
Partiendo de esta suposición, Harmer y sus colegas descubrieron uno de los misterios más antiguos e interesantes de la botánica al estudiar el funcionamiento de los llamados ritmos circadianos, que controlan todos los procesos dentro de las células vegetales y animales según la hora del día, y su Influencia en el trabajo de la oxina, una proteína estimuladora del crecimiento.
Para ello, los autores del artículo cultivaron varios girasoles, algunos de los cuales fueron plantados en un laboratorio donde la luz estaba constantemente encendida, y otros en un campo normal. Los científicos colocaron algunas plantas en tinas de tal manera que no pudieran girar detrás del Sol, lo que les permitió evaluar las consecuencias de abandonar tal adaptación evolutiva.
Los girasoles del cuadro de Van Gogh tienen mutaciones genéticas, según han descubierto los científicosLos girasoles representados en una serie de pinturas de Van Gogh muestran signos de mutaciones genéticas, según un artículo publicado por científicos de la Universidad de Georgia (EE.UU.) en la revista PLoS Genetics.Para revelar los principios de este movimiento, les ayudó una técnica ingeniosa inventada por uno de los autores del artículo: los biólogos tomaron un marcador y marcaron varios puntos en el tallo de un girasol, que observaron con una cámara de video. Si la distancia entre ellos cambiaba, significaba que el tallo de la flor estaba creciendo donde se dibujaron estos puntos.
Como han demostrado las observaciones, el "motor" en el movimiento de una flor era el reloj interno de la planta: un conjunto de proteínas sensibles a la luz y genes "conectados" a ellas que controlan varios procesos de vida asociados con el inicio del día, la noche y la mañana. y tarde.
Si la duración del día cambiaba artificialmente, los girasoles perdían la capacidad de orientarse hacia el Sol, incluso si la fuente de luz artificial se movía por el "cielo" de la misma manera que la estrella real. Esto inmediatamente tuvo un impacto negativo en la tasa de crecimiento de la flor, la ganancia de biomasa y el desarrollo de las semillas.
Los "puntos" marcadores revelaron exactamente cómo sucede esto: resultó que estos relojes influyen en el movimiento de la flor de dos maneras: controlando la tasa de crecimiento y haciendo que un lado del tallo crezca más rápido que el otro. Gracias a esto, el girasol gira gradualmente durante las horas del día, siguiendo al sol.
Este rasgo del girasol puede tener un beneficio evolutivo inesperado: Harmer y sus colegas descubrieron que a las abejas les gustan las flores cálidas, especialmente por la mañana, y girar hacia el sol ayuda a que la flor se caliente más rápido y atraiga más polinizadores.