(Video) Científicos logran grabar la expulsión de semillas del “pepino chorreador”

El pepino chorreador (Ecballium elaterium), más conocido como cohombrillo amargo o pepinillo del diablo, es una planta de la familia de las Cucurbitáceas que por siglos ha llamado la atención de los científicos por su particular forma de dispersar las semillas.

Aunque se conoce desde hace más de 200 años, la dispersión de semilla del pepino chorreador ha interesado a los científicos, pues ocurre de una forma particular que no se repite en otras plantas: cuando maduran, explican investigadores de la Universidad de Oxford (Reino Unido) “los frutos de forma ovoide se desprenden del tallo y expulsan las semillas de forma explosiva en un chorro de mucílago a alta presión”.

Pese a que se tenía indicios del mecanismo exacto de dispersión de las semillas, los científicos no habían podido resolver una inquietud básica: ¿cómo chorrea el pepino chorreador? A través de varios experimentos, videos de alta velocidad y análisis de imágenes, un grupo de investigadores liderados por la Universidad de Oxford obtuvo varias respuestas.

Como explican en su estudio publicado recientemente en la revista académica The Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), lo primero que hicieron fue filmar de dispersión de las semillas con una cámara de alta velocidad que capta hasta 8.600 fotogramas por segundo. Para que se haga una idea, el ojo humano ve a 60 fotogramas por segundo.

También midieron el volumen del fruto y el tallo antes y después de la dispersión, realizaron pruebas de indentación y tomografías computarizadas de un pepino intacto, y controlaron el fruto con fotografía time-lapse en los días previos al lanzamiento. Además desarrollaron modelos matemáticos que les permitió describir el mecanismo.

Con todos estos elementos, los científicos pudieron describir con mayor detalle cómo se genera la particular dispersión de semillas de esta planta. Lo primero que encontraron es que durante las semanas previas a la dispersión, los frutos se presurizan por la acumulación de líquido mucilaginoso. Días antes, parte del fluido se redistribuye del fruto al tallo, haciéndolo más largo, grueso y rígido.

“Esto hace que el fruto pase de estar casi vertical a un ángulo cercano a los 45°, un elemento clave necesario para el éxito del lanzamiento de las semillas”, agregan los científicos. En los primeros cientos de microsegundos de la eyección, la punta del tallo retrocede, se aleja del fruto, por lo que este último gira en sentido contrario.

En total, la eyección dura apenas 30 milisegundos, pero las primeras semillas alcanzan velocidades de hasta 20 metros por segundo y aterrizan incluso a 10 metros de la planta, una distancia de hasta 250 veces la longitud del fruto.

A continuación puede ver el video en donde se observa este veloz y particular fenómeno:

“Juntos, estos componentes constituyen un sofisticado sistema de dispersión de semillas. En particular, se cree que la redistribución del fluido desde el fruto hacia el tallo es única en el reino vegetal”, señalan los investigadores en su estudio.

Para Chris Thorogood, director Adjunto y Jefe de Ciencias del Jardín Botánico de Oxford, y autor principa de la investigación, “durante siglos la gente se ha preguntado cómo y por qué esta extraordinaria planta envía sus semillas al mundo de una forma tan violenta. Ahora, como equipo de biólogos y matemáticos, hemos empezado por fin a desentrañar este gran enigma botánico”.

Pero con este reciente estudio no solo se empiezan a llenar vacíos de información del método de dispersión de esta planta, sino que también, como opina Finn Box, de la Universidad de Manchester y coautor de la investigación, “esta ofrece aplicaciones potenciales en ingeniería bioinspirada y ciencia de materiales, sobre todo en sistemas de administración de fármacos a demanda, por ejemplo microcápsulas que expulsan nanopartículas en las que es crucial un control preciso de la liberación rápida y direccional”.

👩‍🔬📄 ¿Quieres conocer las últimas noticias sobre ciencia? Te invitamos a verlas en El Espectador. 🧪🧬

El pepino chorreador (Ecballium elaterium), más conocido como cohombrillo amargo o pepinillo del diablo, es una planta de la familia de las Cucurbitáceas que por siglos ha llamado la atención de los científicos por su particular forma de dispersar las semillas.

Aunque se conoce desde hace más de 200 años, la dispersión de semilla del pepino chorreador ha interesado a los científicos, pues ocurre de una forma particular que no se repite en otras plantas: cuando maduran, explican investigadores de la Universidad de Oxford (Reino Unido) “los frutos de forma ovoide se desprenden del tallo y expulsan las semillas de forma explosiva en un chorro de mucílago a alta presión”.

Pese a que se tenía indicios del mecanismo exacto de dispersión de las semillas, los científicos no habían podido resolver una inquietud básica: ¿cómo chorrea el pepino chorreador? A través de varios experimentos, videos de alta velocidad y análisis de imágenes, un grupo de investigadores liderados por la Universidad de Oxford obtuvo varias respuestas.

Como explican en su estudio publicado recientemente en la revista académica The Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), lo primero que hicieron fue filmar de dispersión de las semillas con una cámara de alta velocidad que capta hasta 8.600 fotogramas por segundo. Para que se haga una idea, el ojo humano ve a 60 fotogramas por segundo.

También midieron el volumen del fruto y el tallo antes y después de la dispersión, realizaron pruebas de indentación y tomografías computarizadas de un pepino intacto, y controlaron el fruto con fotografía time-lapse en los días previos al lanzamiento. Además desarrollaron modelos matemáticos que les permitió describir el mecanismo.

Con todos estos elementos, los científicos pudieron describir con mayor detalle cómo se genera la particular dispersión de semillas de esta planta. Lo primero que encontraron es que durante las semanas previas a la dispersión, los frutos se presurizan por la acumulación de líquido mucilaginoso. Días antes, parte del fluido se redistribuye del fruto al tallo, haciéndolo más largo, grueso y rígido.

“Esto hace que el fruto pase de estar casi vertical a un ángulo cercano a los 45°, un elemento clave necesario para el éxito del lanzamiento de las semillas”, agregan los científicos. En los primeros cientos de microsegundos de la eyección, la punta del tallo retrocede, se aleja del fruto, por lo que este último gira en sentido contrario.

En total, la eyección dura apenas 30 milisegundos, pero las primeras semillas alcanzan velocidades de hasta 20 metros por segundo y aterrizan incluso a 10 metros de la planta, una distancia de hasta 250 veces la longitud del fruto.

A continuación puede ver el video en donde se observa este veloz y particular fenómeno:

“Juntos, estos componentes constituyen un sofisticado sistema de dispersión de semillas. En particular, se cree que la redistribución del fluido desde el fruto hacia el tallo es única en el reino vegetal”, señalan los investigadores en su estudio.

Para Chris Thorogood, director Adjunto y Jefe de Ciencias del Jardín Botánico de Oxford, y autor principa de la investigación, “durante siglos la gente se ha preguntado cómo y por qué esta extraordinaria planta envía sus semillas al mundo de una forma tan violenta. Ahora, como equipo de biólogos y matemáticos, hemos empezado por fin a desentrañar este gran enigma botánico”.

Pero con este reciente estudio no solo se empiezan a llenar vacíos de información del método de dispersión de esta planta, sino que también, como opina Finn Box, de la Universidad de Manchester y coautor de la investigación, “esta ofrece aplicaciones potenciales en ingeniería bioinspirada y ciencia de materiales, sobre todo en sistemas de administración de fármacos a demanda, por ejemplo microcápsulas que expulsan nanopartículas en las que es crucial un control preciso de la liberación rápida y direccional”.

👩‍🔬📄 ¿Quieres conocer las últimas noticias sobre ciencia? Te invitamos a verlas en El Espectador. 🧪🧬