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El viaje del polen y el proceso de dispersión del polen


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.


por la Universidad de Kiel


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 del Journal of the Royal Society Interface, encontraron un mecanismo único de agarre de polen 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 insectos, para el desarrollo de estrategias alternativas en la agricultura y la producción de alimentos.

Polen: un talento adhesivo completo

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 en la Universidad de Kiel. El investigador de Bionics 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 los insectos de flor en flor, se encuentra con tres tipos diferentes de superficies a las que debe adherirse y luego separarse nuevamente. Queremos descubrir qué mecanismos adhesivos permiten esto», explicó Gorb.

El investigador doctoral Ito investiga estos mecanismos utilizando como especie modelo Hypochaeris radicata, también conocida como oreja de gato común (o diente de león falso). Esta especie dentro de la familia de las plantas compuestas florece desde la primavera hasta fines del 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 pollenkitt tenía una función adhesiva central. Pero descubrimos que bajo ciertas condiciones se comporta exactamente de la manera opuesta».

Examinar 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 antes de que un insecto lo roce. 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 en el tiempo de contacto de 180 segundos en un factor de 11.9, mientras que la fuerza de adhesión del polen fresco en las superficies del estilar produjo un aumento solo en un factor de 2.7.

Ajuste óptimo durante el curso de la evolución.

«Asumimos que durante el curso de la evolución, las dos partes de la planta han desarrollado diferentes funciones, a fin de optimizar el proceso de polinización», explicó Ito. Si la adhesión aumentaba en el estilo como el punto de partida de la polinización, entonces los granos de polen no podrían separarse. En contraste, el estigma ha aumentado sus propiedades adhesivas y mantiene los granos de polen una vez que entran en contacto con él. «Es probable que el mecanismo de agarre de polen recientemente encontrado en el estigma asegure la reproducción de las plantas al anclar el polen en el estigma hasta que se produzca la fertilización», continuó Ito.

Los científicos sugieren que las diferentes propiedades de las dos partes de la planta se deben a sus diferentes estructuras superficiales y a la presencia o ausencia de líquido secretado en la superficie, que se puede ver a la resolución de un microscopio electrónico. Examinaron muestras congeladas por choque 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. Y quizás algún día filtros especiales para personas con alergia al polen.


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