Los mecanismos de dispersión de semillas son de lo más variopintos y originales. Uno de que más sorprenden es el del el pepinillo del diablo Ecballium elaterium. Esta planta mediterránea lanza sus semillas a velocidades de hasta 20 metros por segundo: cubre distancias de hasta 10 metros. Su peculiar comportamiento no había sido endendido hasta ahora. Gracias a un equipo liderado por la Universidad de Oxford, se han desvelado los detalles detrás de este fenómeno natural.
El estudio ha sido publicado en Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS). En este se combinaron herramientas avanzadas como cámaras de alta velocidad, análisis de imágenes y modelado matemático para comprender este proceso. Los resultados destacan la complejidad de esta estrategia de dispersión y sugieren posibles aplicaciones tecnológicas en ingeniería y medicina.
Un sistema presurizado que asegura el éxito
El cohombrillo amargo también es conocido como pepinillo del diablo o elaterio. Su mecanismo comienza semanas antes de la dispersión de las semillas, cuando el fruto acumula fluido mucilaginoso en su interior, desarrollando un sistema altamente presurizado. Esta acumulación transforma al fruto en una cápsula lista para liberar su contenido explosivamente.
En los días previos al lanzamiento, parte del fluido se redistribuye hacia el tallo, haciéndolo más rígido, largo y grueso, lo que permite que el fruto adopte un ángulo cercano a los 45 grados. Este detalle es clave para garantizar una dispersión eficiente. Este mecanismo, único en el reino vegetal, ha evolucionado para maximizar el alcance y la distribución uniforme de las semillas.
El estudio destaca que esta estrategia de redistribución no solo prepara al pepinillo del diablo para su violenta liberación de semillas, sino que también asegura una dispersión efectiva en un área amplia alrededor de la planta madre.
Crédito: Derek Moulton
Física y precisión en cada disparo
La liberación de las semillas ocurre en apenas 30 milisegundos y está guiada por principios físicos precisos. El proceso comienza con un recoil del tallo, que hace que el fruto gire rápidamente en dirección opuesta. Esta rotación ayuda a ajustar los ángulos de lanzamiento de las semillas para lograr una cobertura óptima.
Cada semilla se expulsa a diferentes velocidades y ángulos según su posición dentro del fruto. Las primeras semillas, impulsadas por una mayor presión interna, alcanzan las mayores distancias. En cambio, las últimas tienen trayectorias más cortas y un ángulo de lanzamiento más alto. Este patrón garantiza que las semillas se dispersen en un anillo uniforme alrededor de la planta, optimizando su capacidad de colonizar nuevas áreas.
El uso de cámaras de alta velocidad, capaces de capturar hasta 8600 cuadros por segundo, permitió a los científicos observar cada detalle del proceso. Estos datos se utilizaron para desarrollar modelos matemáticos que describen las fuerzas en acción durante el disparo.
Crédito: Dominic Vella
El pepinillo del diablo en acción
Los investigadores han compartido tres vídeos en los que se muestra con precisión cómo se lanzan las semillas.
Vídeo número 1
Subtítulo: Vídeo a alta velocidad que muestra la expulsión de semillas por el pepinillo del diablo (Ecballium elaterium). El vídeo fue grabado a 8.600 fps, por lo que está ralentizado aproximadamente 350 veces.
Crédito: Derek Moulton
Vídeo número 2
Subtítulo: Resultados de una tomografía computarizada (TC) que muestra la organización interna de las semillas dentro del fruto del pepinillo del diablo (Ecballium elaterium).
Crédito: Elizabeth Evans
Vídeo número 3
Subtítulo: Vídeo a alta velocidad en color que muestra la expulsión de semillas por el pepinillo del diablo (Ecballium elaterium). El vídeo fue grabado a 10.000 fps, por lo que está ralentizado 400 veces.
Crédito: Dominic Vella
Más allá de la botánica: aplicaciones tecnológicas
El estudio también describe cómo el mecanismo del Ecballium elaterium podría inspirar tecnologías innovadoras. Según Finn Box, coautor de la investigación, este sistema natural podría aplicarse en dispositivos de liberación controlada, como cápsulas que liberen medicamentos con precisión y rapidez. Estas soluciones serían particularmente útiles en contextos donde el control direccional es crucial.
Además, los investigadores utilizaron modelos matemáticos para analizar los efectos de alterar diferentes parámetros del mecanismo. Por ejemplo, un tallo más rígido y grueso propicia semillas lanzadas horizontalmente, reduciendo su alcance y dispersión. De forma similar, una redistribución insuficiente del fluido provocó lanzamientos más verticales, limitando la distancia alcanzada por las semillas. Estas pruebas resaltan cómo la naturaleza ha perfeccionado el sistema para maximizar el éxito reproductivo.
Crédito: Chris Thorogood
Entre la historia y la ciencia moderna
El cohombrillo amargo no es solo un objeto de fascinación científica. Desde la antigüedad, su comportamiento ha sido documentado. Plinio el Viejo, naturalista romano, escribió sobre los riesgos de su explosión, mencionando que sus semillas podían “incluso dañar los ojos”. En la actualidad, el Ecballium elaterium es considerado una maleza en algunas regiones mediterráneas debido a su capacidad para invadir áreas rápidamente.
Además de su fama por el peculiar mecanismo de dispersión, el Ecballium elaterium tiene una larga historia en la medicina tradicional. En épocas antiguas, se utilizaba como purgante y diurético, aunque su uso debía ser extremadamente cuidadoso debido a su toxicidad. La planta contiene compuestos como la cucurbitacina, una sustancia amarga y tóxica, que en pequeñas dosis tiene aplicaciones medicinales, pero puede ser letal en grandes cantidades. Este aspecto resalta su dualidad: una planta fascinante pero peligrosa tanto para los humanos como para el medio ambiente si no se maneja adecuadamente.
Referencias
- Chris Thorogood, Derek Moulton, Finn Box et al. “Uncovering the mechanical secrets of the squirting cucumber.” Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), 2024. https://doi.org/10.1073/pnas.2410420121
Cortesía de Muy Interesante
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