Gracias a Paul Nelson, quien señala un artículo en Advanced Science que es a la vez al grano y no al grano, al grano, porque se trata de nueces; no al grano, porque no hay nada puntual en la forma en que se diseñan las cáscaras de nuez.

«Las cáscaras protectoras externas de las nueces pueden tener una dureza y resistencia notables», dicen Sebastian Antreich y otras seis personas en el documento. Teniendo en cuenta que las nueces están muy extendidas y son comercialmente importantes, decidieron analizar las nueces en detalle. Encontraron una arquitectura única en el caparazón llamada «embalaje interbloqueado» que se asemeja a un rompecabezas en 3-D.

Las cáscaras protectoras externas de las nueces pueden tener una dureza y resistencia notables, que generalmente se logran mediante una disposición en capas de células y fibras de esclerenquima con una forma poligonal. Aquí, la estructura del tejido de las cáscaras de nuez se analiza en profundidad, revelando que las cáscaras consisten en un tipo de célula único, nunca reportado: las células esclereidas polilobato. Estas células lobuladas irregularmente con partes cóncavas y convexas están enclavadas en promedio con 14 células vecinas. El resultado es un arreglo complejo que no se puede desmontar cuando se concibe como un rompecabezas 3D.

Esta arquitectura produce un material fuerte y liviano de interés para los ingenieros.

Las pruebas mecánicas revelan una resistencia a la tracción final significativamente más alta del tejido celular nogal enclavado en comparación con el tejido esclerenquimático de una capa de semilla de pino que carece de la estructura celular lobulada. El mayor valor de resistencia de la cáscara de nuez se explica por la observación de que la grieta no puede simplemente separar las células intactas, sino que tiene que cortar los lóbulos debido al enclavamiento. Comprender la estructura de cáscara de nuez identificada y su desarrollo inspirará el diseño del material biomimético y los conceptos de empaque. Además, estas células unitarias únicas podrían ser de especial interés para utilizar cáscaras de nuez en términos de valorización del desperdicio de alimentos, teniendo en cuenta que las almendras son las nueces de árbol más extendidas en el mundo. [Énfasis añadido.]

Una película de animación incrustada en el papel ilustra el embalaje entrelazado. Ahora sabes por qué estas nueces a veces requieren un martillo para abrirse. No hay capas para pelar como una cebolla. En cambio, todo el caparazón se mantiene unido por piezas entrelazadas, como un rompecabezas en 3-D.

Árbol de almendra

Biomimética

Los científicos de materiales están interesados ​​en cómo funcionan los materiales biológicos. El esmalte dental y el nácar (nácar) son duros como el vidrio, pero no quebradizos. Los percebes hacen un adhesivo que funciona bajo el agua. Las arañas hacen seda que es flexible pero tan resistente como el acero. Comprender estos materiales, y muchos otros, requiere una observación intensa con tecnología de punta antes de que los ingenieros puedan imitarlos. En la humilde nuez, encontramos otro material que ofrece «alta resistencia a la propagación de grietas, gran capacidad de absorción de energía y notable tolerancia a fallas locales».

Los conocimientos que obtuvieron estos científicos al observar el embalaje celular en una cáscara de nuez prometen dos beneficios para las personas: (1) material resistente y liviano hecho imitando la estructura tridimensional, y (2) «valorización» o mayor uso de la cáscara existente desperdiciada al agregarlo a tableros de partículas y otros materiales de construcción para aumentar su densidad y resistencia. Sin duda, es un uso más inteligente que quemar las conchas. Los ambientalistas apreciarán este uso más sostenible del biomaterial.

Desarrollo de la cáscara

¿Cómo construye la nuez su rompecabezas? Después de la fertilización de los racimos de flores que cuelgan debajo de las hojas del compuesto opuesto, las semillas comienzan a formarse. Las conchas comienzan a desarrollarse dentro de cáscaras duras y verdes que se abrirán al madurar. Al principio, las células del Esclerénquima aparecen redondeadas, pero a medida que crecen, las paredes celulares muestran perforaciones. Fuera de las perforaciones, las células se abultan hacia afuera con usualmente alrededor de 14 protuberancias, creando complejas formas tridimensionales que se asemejan a figuras de 14 lados llamadas tetracaidecaedros. Estos forman las «células unitarias» del rompecabezas. Las células vecinas encajan en los espacios entre las protuberancias con sus propias protuberancias, entrelazándose en una disposición apretada y entrelazada. Mientras tanto, la semilla se desarrolla en su característica forma arrugada, bilobulada, sostenida por paredes delgadas en el centro de la cáscara.

California produce el 99 por ciento de las nueces cultivadas en los EE. UU., Dice Phys.org. El genoma de la nuez fue descifrado a principios de este año. Las nueces inglesas, apreciadas por sus grandes y sabrosas carnes de nueces, generalmente se injertan en caldos de nueces negras, que tienen raíces más resistentes y son más resistentes a las enfermedades. Sin embargo, las nueces inglesas domesticadas son más susceptibles al ataque de insectos, particularmente por las hormigas. Las nueces negras, que crecen silvestres en California, son muy duras. A veces sus cáscaras no se abren. Incluso cuando lo hacen, resisten los golpes de un martillo. ¡Esos rompecabezas poliédricos son muy protectores!

Beneficios para la salud de las nueces

Las nueces son muy nutritivas. Contienen hierro, selenio, calcio, zinc, vitamina E y algunas vitaminas B. La BBC dice que también contienen grasas «buenas» que ayudan a reducir el estrés oxidativo en el cerebro. Además, contienen «otros nutrientes importantes como la vitamina E, ácido fólico y ácido elágico» que «se encuentran en las nueces y también contribuyen a la neuroprotección y la función de la memoria». Incluso podrían mejorar su estado de ánimo. Ricas en energía pero no altas en calorías, pueden ayudar a mantener el peso al tiempo que enriquecen la biota intestinal.

Estas nueces saludables también ofrecen protección. Penn State descubrió este año que «las nueces pueden ayudar a reducir la presión arterial para las personas en riesgo de enfermedad cardíaca». Otro estudio en la Universidad de Connecticut encontró que «las nueces muestran protección contra la colitis ulcerosa». formas de usar nueces «.

Otros beneficios de las nueces

Los arquitectos valoran la madera de la nuez como material de construcción. «Bien conocido por su característica madera de color oscuro con patrones de grano atractivos», dice Liberon Lumber, «la nuez es una madera densa y fuerte que es muy deseada para muebles y carpintería caros».

Los árboles de almendra también son hermosos árboles de sombra, con hojas anchas que dejan pasar un poco de luz solar moteada. Las aves los aman por anidar a sus crías. Y para los niños, las robustas ramas del nogal, que se ramifican en todas las direcciones, son una excelente práctica de escalada.

Corpulento

Los majestuosos nogales ingleses con sus gruesos troncos blancos proporcionan otro beneficio inusual para el hombre: muebles y obras de arte. Algunos nogales responden a las infestaciones de moho o insectos a nivel del suelo al crecer gruesos y oscuros «fuertes» alrededor del sitio de la lesión, rodeados de corteza dura. La madera de nogal, con su color rojo intenso y su complejo grano ondulado, es muy apreciada para hacer mesas de café, incrustaciones de guitarra, armas, joyas y otras creaciones artísticas. Algunos artículos de nudo cosido pueden costar cientos o miles de dólares. ¡Los nogales son buenos para la economía!

Entonces, ¿qué es lo que no debe amar de los nogales? Proporcionan nutrición, arte, ejercicio, sombra, madera y ahora otro beneficio: un modelo biomimético para la ciencia de los materiales. Al igual que el árbol de Moringa discutido en una publicación anterior, algunas plantas parecen dar mucho más de lo que toman para la mera supervivencia. Se ajusta a la opinión del DI de que un diseñador tenía la Previsión para equipar al mundo con buenos recursos que serían necesarios y apreciados por los seres más excepcionales de todos: los humanos.

Artículo publicado originalmente en inglés por Evolution News

Fotos tomadas por un colega en el rancho donde creció