Para las personas alérgicas, el período de polinización es un momento difícil, mientras que para las plantas es la oportunidad de reproducirse: además del viento, los insectos, en particular, transportan el polen de una flor a otra para polinizarlos. Durante este transporte, el polen debe unirse y desprenderse repetidamente de diferentes superficies. Hasta la fecha, los mecanismos adhesivos subyacentes apenas se han estudiado hasta ahora. Ahora, los científicos del Instituto Zoológico de la Universidad de Kiel han descubierto que los mecanismos son mucho más complejos de lo que se suponía anteriormente.Difieren dependiendo de la duración del contacto y la microestructura de las superficies. En su estudio presentado en la edición actual de la Revista de la interfaz de la Royal Society , encontraron un mecanismo de agarre de polen único en la parte femenina receptiva de las plantas por primera vez. Los resultados podrían proporcionar un conocimiento importante para el transporte de sustancias medicinales y también, a la luz de la alarmante disminución de las poblaciones de insectospara el desarrollo de estrategias alternativas en la agricultura y la producción de alimentos.
Polen: un talento adhesivo versátil
Picazón en la nariz, ojos rojos, estornudos constantes: el científico de materiales Shuto Ito sufría de una severa alergia al polen. Para obtener más información sobre el proceso de dispersión del polen, dejó su ciudad natal en Japón para estudiar las propiedades adhesivas del polen con el profesor Stanislav Gorb enUniversidad de Kiel: el investigador de biónica Gorb y su grupo de trabajo "Morfología funcional y biomecánica" investigan las habilidades especiales de plantas y animales, y cómo se pueden imitar artificialmente.
"Si el polen es transportado por insectos de flor en flor, se encuentra con tres tipos diferentes de superficies a las que debe adherirse y luego desprenderse nuevamente. Queremos descubrir qué mecanismos adhesivos permiten esto", explicó Gorb. Investigador doctoral Itoinvestiga estos mecanismos utilizando como especie modelo Hypochaeris radicata, también conocida como oreja de gato o diente de león falso. Esta especie dentro de la familia de las plantas compuestas florece desde la primavera hasta finales de otoño en todo el hemisferio norte. Al igual que con muchas otras plantas, el polen de sus flores amarillas está cubierto con una sustancia oleosa conocida como pollenkitt. "Hasta ahora, los científicos creían que el polenkitt tiene una función adhesiva central. Pero hemos descubierto que, bajo ciertas condiciones, se comporta exactamente de la manera opuesta. Debemosconsidere los mecanismos adhesivos de una manera mucho más diferenciada ", resumió Ito hasta ahora. En consecuencia, la adhesión del polen está influenciada por una interacción compleja de la age del polen, la humedad y las superficies respectivas para la adhesión.
Examinando los puntos de inicio y finalización del viaje del polen
En su estudio actual, los científicos se concentraron en las dos partes de la planta, que son las más importantes para la polinización. Representan los puntos de inicio y finalización de la polinización: en el estilo de una flor, el grano de polen se presenta antesun insecto lo roba. En el extremo superior del estilo, los granos de polen entrantes aterrizan en el estigma.
Con un microscopio de fuerza atómica, los científicos midieron cuán fuertemente se adhirió el polen tanto al estilo como al estigma en Hypochaeris radicata. Descubrieron que ambas partes de la planta tienen propiedades adhesivas muy distintas, que cambian durante el curso de la polinización.Por lo tanto, la adhesión del polen sobre el estigma aumenta, mientras que la del estilo está bastante restringida. La fuerza de adhesión del polen fresco en las superficies estigmáticas exhibió un aumento dramático sobre el tiempo de contacto de 180 segundos en un factor de 11.9, mientras que la fuerza de adhesiónde polen fresco en las superficies del estilete produjo un aumento solo por un factor de 2.7.
Ajuste óptimo durante el curso de la evolución
"Suponemos que durante el curso de la evolución, las dos partes de la planta han desarrollado diferentes funciones para optimizar el proceso de polinización", explicó Ito. Si la adhesión aumentaba en el estilo como punto de partida de la polinización, entonceslos granos de polen no se pudieron separar. Por el contrario, el estigma ha aumentado sus propiedades adhesivas y mantiene los granos de polen una vez que entran en contacto con él ". El mecanismo de agarre de polen recientemente encontrado en el estigma probablemente asegurará la reproducción de las plantasanclando el polen en el estigma hasta que ocurra la fertilización "Ito continuó.
Los científicos sugieren que las diferentes propiedades de las dos partes de la planta se deben a sus diferentes estructuras superficiales y la presencia o ausencia de líquido secretado en la superficie, que se puede ver a la resolución de un microscopio electrónico. Examinaron el shockmuestras congeladas de las plantas con un microscopio electrónico de barrido Cryo. En esta condición, las muestras conservan su estructura original, e incluso se pueden observar fluidos como el líquido secretado en el estigma en imágenes de alta resolución.
Nuevas perspectivas sobre los procesos de recubrimiento y el transporte de sustancias medicinales posibles
"Si podemos descubrir los mecanismos por los cuales tales interacciones de micropartículas y superficies podrían controlarse, podríamos sacar conclusiones para los procesos de recubrimiento e impresión, el transporte de sustancias medicinales o el tratamiento de enfermedades respiratorias", sospecha Gorb. Yquizás algún día filtros especiales para las personas alérgicas al polen.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Kiel . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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