Las hojas de las plantas vienen en todas las formas y tamaños posibles. Los científicos han descubierto ahora unas reglas que se antojan simples, pero que controlan la forma de la hoja durante el crecimiento. Usando estas ideas han desarrollado el primer modelo computarizado que emula el crecimiento de la hoja a partir del brote.
“Un brote no crece en todas las direcciones a la misma velocidad”, dice Samantha Fox, del Centro John Innes, en el Norwich Research Park, “de otra manera, obtendríamos algo así como un brote circular y no uno plano que acaba en punta”. Gracias a la creación de un modelo matemático que permite ver el crecimiento de una hoja virtual, los científicos han encontrado las reglas simples para el crecimiento de las hojas.
Al igual que un sistema de brújula, las células de las plantas tienen un sistema de orientación interconstruido. En lugar de un campo magnético, las células tienen señales moleculares para guíar el eje en el que crece la hoja. En la medida que el tejido de la planta se deforma durante el crecimiento, la orientación y el eje cambian. Las señales moleculares son en realidad patrones en el estadío inicial del brote, que ayudan a la forma de la planta a emerger.
Los investigadores filmaron el crecimiento de una hoja de Arabidopsis para ayudarse en la creación del modelo que podría simular el proceso del crecimiento. Fueron capaces de filmar células individuales y trazar cómo la planta crece. “El modelo no se basa solamente en la forma de la hoja en diferentes momentos”, dijo el profesor Enrico Coen. “Para recrear con precisión el crecimiento dinámico desde el brote hasta la hoja, establecimos una serie de reglas matemáticas que gobiernan cómo se crea la forma de la hoja”.
Este conocimiento se programó en el modelo, desarrollado en colaboración con el equipo del profesor Andrew Banghan, de la Universidad de East Anglia, y que puede correr de forma independiente para construir una hoja virtual pero realista. Por su parte, el profesor Douglas Kelly dijo: “Esta investigación enfatiza el uso potencial de la computadora y de los modelos matemáticos para la investigación en biología para ayudarnos a resolver preguntas complejas y hacer predicciones para el futuro. El modelaje computacional puede darnos un entendimiento más rápido y más profundo de los sistemas biológicos que son vitales para la vida en la Tierra”.
El modelo podría ser usado ahora para identificar los genes que controlan la forma de la hoja y si diferentes genes están detrás del diseño de las formas que se presentan en las hojas de diversas plantas.
“Este modelo simple podría dar cuenta del desarrollo y crecimiento básico de todas las formas de las hojas”, indicó Fox. “Mientras más entendamos cómocrecen, mejor podemos prepararnos para nuestro futuro —el proveernos de comida, combustible y preservar la diversidad”.
El siguiente video (en inglés), explica lo que ha hecho este grupo de investigadores:
Fuente: ScienceDaily