Como la versión cinematográfica de Spider-Man que dispara telas de araña desde los agujeros en sus muñecas, se ha descubierto que una pequeña planta alpina expulsa hilos con forma de telaraña de pequeños agujeros en células especializadas en sus hojas. Son estos pequeños agujeros los que han tomadocientíficos de plantas por sorpresa porque perforar la superficie de una célula vegetal normalmente haría que explotara como un globo de agua.
La pequeña planta perenne en forma de cojín con flores de color amarillo brillante Tapetodos de Dionisia , pertenece a la familia Primula y se encuentra naturalmente en Turkmenistán y el noreste de Irán, y a través de las montañas de Afganistán hasta la frontera con Pakistán. Lo que lo hace inusual son sus hojas, que están cubiertas de largas fibras sedosas que se asemejan a finas telarañas.llamada 'farina lanuda'.
Muchos de sus parientes primula tienen hojas recubiertas con un polvo fino que consiste casi en su totalidad en flavona, que es una clase de flavonoide. Los flavonoides son pequeñas moléculas especializadas involucradas en el metabolismo de las plantas y son reconocidas por sus propiedades antiinflamatorias y antioxidantes.Pero esta especie de Dionysia no tiene flavona en polvo en sus hojas, en cambio, tiene una lana muy fina de solo 1-2 micrones de espesor, mucho más delgada que un cabello humano, que es de aproximadamente 75 micrones.
Como parte de una colaboración en curso entre el instituto de investigación en ciencias vegetales de la Universidad de Cambridge, el Laboratorio Sainsbury de la Universidad de Cambridge SLCU y el Jardín Botánico de la Universidad de Cambridge CUBG, Dionysia fue seleccionada de la colección viva del Jardín Botánico de 8,000 especies de plantas cultivadas para ser analizadas.en las instalaciones centrales de microscopía de SLCU.
"Los hilos de farina lanuda parecen cubrir toda la superficie de la hoja con hilos largos que incluso conectan hoja con hoja", dijo Paul Aston, supervisor del jardín botánico alpino y arbolado. "Nadie sabía qué era esta lana ni cómo erase hizo y pensamos que este sería un espécimen interesante para estudiar. Hay muchas cosas que hacen las plantas que aún no conocemos; esto es especialmente cierto para las plantas alpinas donde vemos muchas adaptaciones inusuales a las duras alturasentornos en los que viven ".
Las muestras se analizaron utilizando microscopios de luz y electrónicos avanzados, que revelaron que la lana de micras de diámetro tenía ranuras paralelas distintas a lo largo de su longitud. Pero la observación más sorprendente fue cómo la lana emergía de las hojas.
"Las hojas están cubiertas de pequeños pelos llamados tricomas. Cada tricoma tiene una célula glandular de forma esférica en el extremo, como un tallo con una sola célula redonda en la punta y pudimos ver los hilos que emergen directamente de lacélula glandular ", dijo el Dr. Raymond Wightman, quien es el Gerente de instalaciones centrales de microscopía en el Laboratorio Sainsbury de la Universidad de Cambridge." Pero sabemos que las células vegetales están rodeadas por una pared celular que protege y retiene la presión dentro de la célula.la membrana celular y la pared celular harían que la célula explotara, como perforar un globo de agua ".
Entonces, ¿cómo salieron los hilos sin explotar la celda?
Usando un poderoso microscopio electrónico en el Centro de Imágenes Avanzadas de Cambridge CAIC, seccionaron las células glandulares y cuando hicieron zoom pudieron ver pequeños huecos en las células lo suficientemente grandes como para pasar una sola fibra de farina lanuda.
"La planta fabrica la fibra dentro de la celda y luego la pasa a través de los espacios que son lo suficientemente anchos para ella", dijo el Dr. Matthieu Bourdon, investigador de SLCU y coautor del informe publicado en Biología vegetal de BMC . "Hay una abertura distinta en la membrana plasmática, la pared celular y la cutícula que crea un agujero que forma un sello hermético alrededor de la fibra; incluso podríamos ver cera en la superficie celular actuando como un tapón para sellar cualquier espacio.observó que se extruían múltiples fibras de las células glandulares individuales en puntos específicos de su superficie. La planta debe concentrar los componentes básicos de las flavonas dentro de las células en estos sitios de salida específicos para poder producir la fibra que se alarga ".
El Dr. Wightman también analizó la química de las fibras para encontrar de qué están hechas usando el microscopio Raman del Instituto, pero la compleja estructura de la lana requirió un análisis más profundo utilizando equipo especializado y habilidades del Departamento de Química Yusuf Hamied de la Universidad.
"El análisis de la muestra de farina lanuda fue un desafío debido al pequeño tamaño de la muestra y la similitud de los productos químicos que la componen, dijo la Dra.Josephine Gaynord, PhD graduada del Departamento de Química de la Universidad de Cambridge y quienrealizó el análisis adicional utilizando técnicas avanzadas de cromatografía, espectrometría de masas y espectroscopía de resonancia magnética nuclear RMN. "Nos ayudó el hecho de que supiéramos que la mayoría de la muestra era flavona, una sustancia química que podíamos comprar y comparar con la muestra de farina lanuda. Gracias aCon un excelente apoyo del equipo de RMN en el Departamento de Química, pudimos realizar análisis a medida y proporcionar posibles estructuras para las flavonas modificadas que estaban presentes. Sería muy interesante seguir este trabajo en el futuro ".
Wightman dijo que esperaban que las fibras estuvieran compuestas de flavonoides similares a la capa pulverulenta de las hojas de algunas otras especies de prímula, pero estaban intrigados por cómo esta especie podía convertir las flavonas en fibras semejantes a la lana tan estables ".Encontramos la lana producida por Tapetodos de Dionisia tiene una estructura química especial que es una mezcla de flavonas y derivados de flavonas que pueden usar enlaces de hidrógeno entre moléculas para formar las fibras alargadas. Esto significa que dentro de la célula estas flavonas deben mezclarse con precisión mientras se agregan al extremo de la fibrapara que salgan del espacio como un hilo continuo, como apretar una línea continua de pasta de dientes de un tubo ".
"Si bien no se sabe para qué sirve la farina lanuda, se cree que podría ser una medida protectora que ofrezca tolerancia a la congelación, la sequía y / o el bloqueo de rayos ultravioleta altos", dijo Simon Wallis, asistente de Alpine and Woodland en CUBG.Esta última teoría está respaldada por observaciones que hemos hecho de nuestra colección alpina, comparando los productores de lana Tapetodos de Dionisia con un subconjunto de Tapetodos de Dionisia que no tienen farina lanuda y son más susceptibles a las quemaduras solares ".
El equipo está interesado en seguir explorando las propiedades de estas fibras para determinar si podrían ser un biomaterial útil.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Cambridge . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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