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El algoritmo revela los secretos de la forma de las hojas
Las hojas han evolucionado durante millones de años para optimizar la recolección de luz, el transporte de nutrientes hacia y desde el cuerpo de la planta y la estabilidad mecánica contra el estrés natural, dice David Young, físico de los Laboratorios Nacionales Lawrence Livermore cerca de San Francisco.
El rompecabezas es cómo las hojas crecen en una variedad tan amplia de formas similares. ¿Qué proceso puede controlar este crecimiento? Claramente, hay un componente genético en el crecimiento de las hojas, pero esa no puede ser toda la historia porque las hojas de la misma planta a veces crecen en diferentes formas, un fenómeno conocido como heteroblastia. Eso se debe a que los factores ambientales como la nutrición y la luz solar también influyen en el crecimiento y la forma.
Varias teorías intentan explicar la forma de las hojas utilizando ideas como los fractales y el proceso de reacción-difusión de Turing. Pero ninguno proporciona una explicación convincente de la variedad de formas de hojas que se dan en la naturaleza.
Hoy, Young intenta cambiar eso presentando un modelo simple de crecimiento de hojas que reproduce gran parte del espectro de formas de hojas que aparecen en la naturaleza. Mi objetivo es explicar no solo la variedad de formas de las hojas que se encuentran en las plantas superiores, sino también las grandes variaciones de forma que se observan en las hojas de plantas estrechamente relacionadas, dice.
En su modelo, el crecimiento de los lóbulos de las hojas se rige por la posición de las nervaduras de las hojas. Luego, la hoja simplemente crece en 2 dimensiones de una manera que se rige por un algoritmo simple. Es este patrón de crecimiento el que determina la forma final de la hoja. En el modelo de Young, la forma final de la hoja es realmente un producto accidental de este proceso de crecimiento.
Ese es un enfoque interesante y poderoso. Al variar solo un puñado de parámetros, Young puede producir una variedad de formas sorprendentemente rica. Por ejemplo, su modelo produce varias hojas de roble, acer, álamo y sauce y muchas más.
También produce una o dos formas que no se encuentran en la naturaleza, lo que plantea la pregunta de por qué la selección natural parece haberlas evitado.
Quizás lo más importante es que el algoritmo de Young es biológicamente plausible: no es difícil ver cómo los procesos genéticos y ambientales podrían combinarse para comportarse de esta manera.
Lo que necesita ahora es alguien que mapee los parámetros del algoritmo en los procesos genéticos / químicos reales que ocurren en las hojas a medida que crecen. Eso puede requerir algo de esfuerzo, pero de ninguna manera va más allá de los biólogos de plantas. ¿Algun voluntario?
Ref: arxiv.org/abs/1004.4388 : Modelo de algoritmo de crecimiento de la forma de la hoja