Del mismo modo que los soldados medievales utilizaban la catapulta para derribar murallas y conquistar nuevas tierras, los helechos (Pteridophyta) catapultan sus esporas con lanzamientos que alcanzan los 10 metros por segundo. Un grupo internacional de científicos publica esta semana en Science la “belleza de este mecanismo de dispersión”.
“Otras plantas y hongos han desarrollado muchas estrategias para expulsar esporas, pero los helechos son únicos”, explica a SINC uno de los autores del estudio, Xavier Noblin. El investigador se sorprende “en el sentido de que la naturaleza ha hecho un trabajo buenísimo en la explotación de tantas leyes físicas diferentes”, y añade: “La evaporación y la deformación elástica son comunes, pero la dinámica poroelástica es más sutil. Los humanos tenemos grandes dificultades para manipular presiones tan negativas y, en el momento preciso, generar una burbuja de cavitación, tal y como lo hace el esporangio del helecho”.
Las esporas reproductivas de las plantas y los hongos son cápsulas llenas de vida que, a través del viento y las corrientes de aire, se diseminan en el ambiente. La presión de la selección natural ha perfeccionado estos mecanismos. En el caso del helecho, el tiempo de cierre de la catapulta es crucial para lanzar estas células a velocidades superiores.
A nivel microscópico, las esporas se organizan en anillos de una docena de células aproximadamente. Cuando pierden agua por evaporación, se abren al secarse y la tensión del engrosamiento radial de las paredes lanza las esporas de una manera similar a la de una catapulta. La investigación compara este proceso de colapso interno con “la extensión de un acordeón en las manos de un músico”.
A diferencia de la estructura de las catapultas humanas, el sistema de lanzado de las esporas del helecho no tiene larguero que detenga el movimiento a mitad de camino. Ahora, la investigación desvela por qué el helecho no lanza su munición al suelo. El secreto está en la estructura espumosa de la pared del anillo, que lleva dos escalas de tiempo diferentes, debido a la elasticidad y la disipación.
En la primera etapa de cierre, la energía elástica almacenada en la pared del anillo se convierte en energía cinética en solo unas pocas decenas de microsegundos. El flujo de agua a través de los pequeños poros en la pared constituye la segunda escala. En este caso, mucho más larga, de decenas de milisegundos.
La diferencia entre estas dos escalas de tiempo provoca el frenazo brusco de la catapulta a mitad del recorrido, lo que permite que las esporas se expulsen a una velocidad de más de 10 metros por segundo.