Un diente de león humilde está atrapado en el suelo. No se puede mover. Parece irremediablemente encadenado a la tierra por sus raíces. Pero un día, le dará a sus jóvenes y maravillosas alas que le permitirán elevarse sobre el paisaje, para disfrutar de un breve pero maravilloso viaje, viajando posiblemente por millas hasta que descienda suavemente a un paraíso que sus antepasados nunca podrían imaginar: una tierra de suelos fértiles y fuentes. Tu cesped.
Tienes que admirar a regañadientes esas malezas molestas que prosperan tan fácilmente contra las plantas de jardín que deseas que requieren tanto sudor y persuasión. Ahora, los admirarás más al escuchar que las pequeñas semillas con paracaídas vuelan usando una técnica que los científicos ni siquiera sabían hasta ahora. La naturaleza dice:
Todo niño sabe que soplar en un reloj de diente de león enviará sus semillas a flotar en el aire. Pero los físicos querían saber más. ¿Cómo logra una semilla individual mantener un vuelo tan estable? Investigadores de la Universidad de Edimburgo estudiaron la dinámica de fluidos del flujo de aire alrededor de la semilla y descubrieron un tipo de vuelo completamente nuevo. Se basa en un tipo de vórtice previamente desconocido que incluso puede ser común en los reinos de plantas y animales, ahora que sabemos dónde buscar. [Énfasis añadido.]
Jeremy Kahn, que también escribe en Nature, lo llama un método «imposible» nunca antes visto en la naturaleza«. Un hermoso clip de película describe cómo el aire que fluye a través de las cerdas del «pappus» como se le llama crea un «anillo de vórtice separado» Encima, que literalmente absorbe la semilla en el aire.
«Quizás algún día, incluso las tecnologías humanas podrían diseñarse para volar tan eficientemente como la poderosa semilla del diente de león«, dice el narrador de este «tipo de vuelo completamente nuevo».
El artículo en Nature de Cummings et al. se titula “A separated vortex ring underlies the flight of the dandelion.” (Un anillo de vórtice separado subyace al vuelo del diente de león). Los autores parecen entusiasmados por lo que encontraron:
La porosidad del diente de león vilano parece estar ajustada con precisión para estabilizar el vórtice, al tiempo que maximiza la carga aerodinámica y minimiza los requisitos de material. El descubrimiento del anillo de vórtice separado proporciona evidencia de la existencia de una nueva clase de comportamiento de los fluidos alrededor de cuerpos inmersos en fluidos que pueden ser la base de la locomoción, la reducción de peso y la retención de partículas en estructuras biológicas y artificiales.
Diseño celestial
Los editores de Nature tomaron nota de este estudio, apreciando las implicaciones más amplias al decir en su Editorial: «La levitación de una semilla muestra cómo apreciar las maravillas del Universo puede comenzar con una nueva mirada a lo cotidiano«.
El poeta y artista inglés William Blake no era fanático del reduccionismo de Isaac Newton. El verdadero descubrimiento, y por lo tanto el conocimiento, Blake insistió en que su poema «Los augurios de la inocencia» se encontraba en lo cotidiano, donde se podía ver un mundo en un grano de arena y «el cielo en una flor silvestre».
Los editores enfatizan que el truco de vuelo del diente de león depende de partes finamente afinadas:
Todos los objetos que caen, desde plumas hasta balas de cañón, crean turbulencias a su paso. Pero se necesita una rara combinación de tamaño, masa, forma y, crucialmente, porosidad para que el vilano genere este anillo de vórtice. El tamaño también es particularmente importante, porque desde el punto de vista de algo tan pequeño como un vilano, el aire es apreciablemente viscoso. A tal escala, un paracaídas que consiste en un montón de cerdas es tan efectivo como el perfil aerodinámico que se encuentra en las semillas más grandes que se dispersan de las plantas más altas, como las semillas aladas del arce. De la misma manera, los insectos más pequeños no vuelan con alas sólidas, sino que nadan en el aire usando «paletas» hechas de cerdas.
Quizás lo más sorprendente es que el truco depende de los espacios en blanco entre las partes. Lo que sucede allí depende de los materiales sólidos y de cómo están organizados.
La clave no está en las cerdas del vilano, sino en los espacios entre ellas. Si se proyectan en un disco, las cerdas juntas ocupan poco menos del 10% del área del vilano y, sin embargo, crean cuatro veces la resistencia que generaría un disco sólido del mismo radio. El estudio muestra que las corrientes de aire arrastradas por cada cerda interactúan con bolsas de aire retenidas por sus vecinos, creando una resistencia máxima para un gasto mínimo de masa. La porosidad del vilano, una medida de la proporción de aire que deja pasar, determina la forma y la naturaleza del vórtice de baja presión.
¿No es maravilloso lo que diseñaron los procesos ciegos y no dirigidos? La evolución es un genio. Sus producciones son simplemente celestiales:
Es un ejemplo de cómo la evolución puede producir soluciones ingeniosas para los problemas más delicados, como la dispersión de semillas. Hay muchas cosas desconocidas que son más pequeñas que los átomos, o más grandes que las galaxias, o miles de millones de años en el tiempo. Pero hay secretos guardados por cosas que damos por sentado, cosas en una escala humana o casi humana, que parecen ser aún más preciosas por ello. El cielo en una flor silvestre, incluso.
Otros ingeniosos mecanismos de dispersión de semillas
Hay semillas que pueden flotar a través de los océanos (coco, manglar). Los filamentos en las semillas de avena silvestre responden a la humedad, convirtiéndose en motores fuera de borda que conducen las semillas por el suelo y hacia el suelo. Las semillas de la cigüeña en realidad se pliegan en un taladro para conducir las semillas al suelo. Todos sabemos, también, cómo Velcro se inspiró en las semillas de berberecho que agarraban paseos en el pelaje de las vacas.
Algunas semillas prefieren viajar en interiores con comodidad en los servicios de transporte natural. Un árbol particular del bosque tropical en Tailandia, un artículo en las notas de Phys.org, parece preferir a los elefantes que comen la fruta y depositan las semillas recién fertilizadas en el suelo en otro lugar. Otras semillas pueden volar como pasajeros en un avión, enganchando un paseo a través de la «cabina» del tracto digestivo de un pájaro, para desembarcar ileso después de aterrizar a kilómetros de distancia.
«La dispersión de semillas es un proceso esencial, pero ignorado, de la demografía de las plantas», dice la ecóloga de la Universidad Estatal de Utah, Noelle Beckman, en otro artículo en Phys.org que comienza:
Aunque en su mayoría están enraizadas en el suelo, las plantas tienen varias formas innovadoras de dispersar sus semillas y continuar con el negocio de la propagación. Dejan caer semillas o las lanzan al viento. O arrojan semillas con una dramática detonación mecánica. O confían en el transporte de semillas por agua o en un viaje en un animal que viaja (incluidos los humanos).
Beckman llama a la dispersión de semillas «un proceso central en ecología y evolución«, pero ¿no es más empíricamente válido detenerse en la palabra ecología? ¿Qué tiene que ver la evolución con eso?
Los científicos descubrieron que la capacidad de dispersión está relacionada con historias de vida rápidas con distancias máximas de dispersión relacionadas positivamente con altas tasas de reproducción, una larga ventana de reproducción y una baja probabilidad de escapar de la senescencia o envejecer.
«Cuanto más rápida es la historia de la vida, más lejos se dispersan las semillas«, dice Beckman. «Esto puede permitir que la especie aproveche los ambientes que varían de manera impredecible».
Si bien esta declaración da la apariencia de una explicación científica, apelando a un patrón similar a la ley, hay problemas. Seguramente hay muchas excepciones a la supuesta regla. Más importante, la explicación no dice nada sobre el origen de los mecanismos exquisitamente diseñados utilizados por las semillas para dispersarse. Esto es evidente cuando considera los detalles. ¿Cómo podría un proceso ciego, que siente solo la presión ambiental inmediata y es incapaz de apuntar a objetivos distantes, lograr estas maravillas de ingeniería?
- Filamentos cuidadosamente separados que generan un anillo de vórtice separado
- Las capas químicas que pueden sobrevivir en el tracto digestivo de un animal sin atrapar la semilla en una caja de la que no puede escapar
- Las hélices, como las de una semilla de arce, de la longitud y la curvatura correctas que pueden levantar la brisa.
- Mecanismos de proyectil que pueden arrojar una semilla a decenas de pies de la planta a gran velocidad
- Conos que pueden aislar una semilla con gases de un incendio forestal, luego se abren para dejar caer las semillas después de que el fuego haya pasado
- Filamentos de semillas que se convierten en motores y taladros.
Los estudiantes pueden sentirse más motivados para elegir la ciencia como carrera cuando los maestros cultivan el asombro y la maravilla en las cosas cotidianas, en lugar de arriesgarse con llamamientos vacíos a pura suerte. Si los científicos acaban de descubrir nuevos métodos de vuelo en una semilla de diente de león, ¿qué otros mundos hay en un grano de arena y cielos en una flor silvestre?
Crédito de la foto: Cathal Cummins, Universidad de Edimburgo, a través de EurekAlert.
Artículo publicado originalmente en inglés por Evolution News
