Un análisis de la reacción de las células vegetales a la gravedad para mejorar los diseños inspirados en la naturaleza

Los métodos y las tecnologías empleados en las turbinas eólicas, la robótica o los automóviles biónicos se inspiran cada vez más en la naturaleza. Esta imitación de los sistemas biológicos da lugar a lo que se denomina aplicaciones biomiméticas, las cuales serán cada vez más populares gracias a investigaciones que desentrañen los mecanismos que permiten a los seres vivos adaptarse a cambios externos.

Un estudio sobre cómo detectan las plantas la gravedad, apoyado en parte por el proyecto PLANTMOVE, financiado con fondos europeos, ha sentado las bases para varias aplicaciones industriales biomiméticas. Sus descubrimientos se publicaron recientemente en la revista «Proceedings of the National Academy of Sciences».

Tal y como se indica en el artículo, cuando se inclina una planta esta tiende a torcerse para volver a la vertical. La planta, para detectar la inclinación, se sirve de clinómetros en forma de células rellenas con granos microscópicos de almidón denominados estatolitos. Investigadores del Centro Nacional para la Investigación Científica de Francia (CNRS), el Instituto Nacional de Investigación Agronómica de Francia (INRA) y la Universidad Clermont Auvergne, encargada de la ejecución del experimento, estudiaron el modo en el que estos «gravisensores» responden incluso a las desviaciones más leves con respecto a la vertical.

Mostraron que, a pesar de su naturaleza granular, los estatolitos se mueven y responden incluso ante la menor variación del ángulo, tal y como lo haría un clinómetro líquido. En palabras de los investigadores: «La comparación entre sistemas biológicos y biomiméticos desvela que los comportamientos similares a líquidos proceden de la actividad celular, la cual agita los estatolitos con una temperatura aparente de un orden de magnitud mayor a la temperatura real». Añadieron que los resultados «informan sobre la función clave de las fluctuaciones de los estatolitos para explicar la notable sensibilidad de las plantas a la inclinación».

Aplicaciones industriales inspiradas en la naturaleza

Según una nota de prensa publicada por el CNRS en la que se explica el estudio, los resultados del equipo podrían contribuir al desarrollo de «clinómetros miniaturizados fiables como alternativa a los giroscopios y acelerómetros empleados hoy en día». Los clinómetros se emplean para medir ángulos de elevación con respecto a la horizontal, mientras que los giroscopios se emplean para detectar la desviación de un objeto con respecto a la orientación deseada. Este último dispositivo se basa en el principio de conservación del momento angular, mientras que los acelerómetros miden cuánto cambia la velocidad a la que se mueve un objeto. Las aplicaciones para este tipo de sensores incluyen teléfonos inteligentes, sistemas de navegación inercial para aeronaves y misiles, sistemas de estabilización del vuelo para drones y sistemas de prevención de colisiones en vehículos.

Tal y como declaran los responsables de PLANTMOVE en el sitio web del proyecto, en la frontera entre la mecánica vegetal y la física de la materia, estudia los mecanismos básicos que emplean los vegetales para detectar estímulos mecánicos y generar movimiento. «¿Cómo se pueden transportar fluidos, mover sólidos o percibir señales mecánicas sin el equivalente a bombas, músculos o nervios? Estos problemas, relevantes para la microfluídica y la robótica, los han resuelto las plantas desde hace tiempo».

El proyecto en curso PLANTMOVE (Plant movements and mechano-perception: from biophysics to biomimetics) se sirve de un método multidisciplinario y pluriescala para mejorar el conocimiento que se posee de las funciones vegetales básicas. Tal y como se indica en la página web del proyecto en CORDIS, este método «ofrece estrategias nuevas para diseñar fluidos y materiales blandos inteligentes inspirados en mecanismos de motilidad y sensores vegetales».

Comprender cómo se adaptan estos organismos al estrés externo y cómo buscan alimentos, agua y luz es fundamental en los ámbitos agronómicos y de las ciencias de los vegetales para gestionar mejor los recursos vegetales. En la misma página web se añade que PLANTMOVE supone una vía prometedora para los diseños biomiméticos en la ingeniería y otras tecnologías.

Para más información, consulte:
Sitio web del proyecto PLANTMOVE