Aritmética vegetal para la supervivencia

Imagen: Carina Maguregui

Los vegetales llevan a cabo un proceso llamado fotosíntesis a través del cual utilizan la energía de la luz solar y el dióxido de carbono del aire para generar almidón y azúcares. En el transcurso de la noche, consumen el almidón almacenado para mantenerse con vida y seguir creciendo. Usan el almidón a una velocidad precisa para tener 5% de reservas al amanecer, cuando empiezan a producir más.

El estudio de algunas especies ha demostrado que efectivamente las plantas computan a qué velocidad deben consumir ese alimento durante la noche. Según investigadores ingleses, los vegetales calculan la cantidad de almidón que consumen para regular sus reservas de alimentos. Los expertos del Centro John Innes de Norwich, Inglaterra, descubrieron cálculos sofisticados de aritmética en la biología de las plantas. Ellos estudiaron ejemplares de Arabidopsis, un género de planta herbácea de la familia de las brasicáceas.

Durante la noche, cuando la planta no puede utilizar la energía solar para convertir dióxido de carbono en azúcares y almidón, regula sus reservas de alimentos para garantizar que estos duren hasta el amanecer. A través de modelos matemáticos, los científicos pudieron demostrar que la cantidad de almidón consumida por las plantas durante la noche es calculada a partir de operaciones aritméticas muy específicas.

En este micro-video de 2 minutos, Stefano Mancuso, neurobiólogo vegetal, sintetiza la importancia de la inteligencia de las plantas.

Números y almidón

Las plantas calculan la cantidad de alimento que necesitan reservar según la duración de la noche, no importa que sean noches de 8, 12 o 16 horas. Según parece, los vegetales dividen el almidón que tienen almacenado entre las horas que faltan para que amanezca y así establecen a qué ritmo deben consumirlo.

Con el fin de observar cómo las plantas se adaptaban, los científicos utilizaron plantas controladas con un ritmo preestablecido de días con 12 horas de luz y 12 horas de noche a los que cambiaron bruscamente la duración reduciendo la cantidad de luz a 8 horas o aumentándola a 16 horas. En cada cambio, la planta ajustó sus parámetros y siempre consumió el 95% de sus recursos. ¡Siempre!

En otras palabras, reloj interno de las plantas el es capaz de hacer ajustes muy precisos en función de los cambios, por ejemplo, si el sol cae después de 8 horas (y no en 12 como suele hacerlo habitualmente), el reloj biológico de la planta calcula 24 horas (tiempo total) menos 8 horas (iluminadas), lo que le da como resultado una noche con duración de 16 horas.

Los experimentos del grupo británico demostraron que para controlar su consumo de almidón de forma tan precisa, la planta realiza un sofisticado cálculo matemático. Durante la noche, ciertos mecanismos dentro de la hoja miden la cantidad de almidón almacenado; esta información proviene del reloj interno de la planta, similar al reloj biológico de los humanos.

Los científicos concluyeron que las aves también podrían utilizar métodos similares para preservar la concentración de grasa corporal durante períodos migratorios.

Cuando dejamos de considerar al ser humano como el centro del universo y hacemos a un lado la visión antropocéntrica del mundo, podemos comprender que existen diferentes tipos de inteligencia. Los animales no humanos y los vegetales tienen inteligencia. Para escuchar otras voces sobre el tema, es muy interesante el capítulo 5 del pódcast Solaris, ensayos sonoros dedicado a la inteligencia de las plantas. Puede oírse en este enlace: Solaris: inteligencia vegetal

Cómputos vegetales

Otra investigación desarrollada por David Peak, científico de la Universidad de Utah, Estados Unidos, ha descubierto que las plantas también emplean un sistema de computación distribuida para saber cuándo deben respirar, tomar CO2 o absorber agua. El mismo modelo matemático lo emplean las hormigas para encontrar el alimento y construir los nidos.

La computación distribuida, concebida hace varias décadas, es una forma compleja de procesar información a través de la cooperación automatizada de computadoras que comparten un mismo programa de información y que están comunicadas entre sí por una red.

Lo que han descubierto los investigadores de la Universidad de Utah es que las plantas utilizan un sistema muy semejante al de la computación distribuida para reunir información del entorno y tomar las decisiones más adecuadas para su supervivencia.

El estudio pormenorizado de la forma en que las plantas abren sus canales para desprender oxígeno, tomar CO2 o absorber agua, llevó a los investigadores a descubrir un modelo de comportamiento similar al de la computación distribuida. 

La estadística sobre el tamaño de las aperturas de los orificios de las hojas de las plantas, y sobre la frecuencia con que se producen, es la misma que emplean los así llamados autómatas celulares, un sistema dinámico discreto dentro del cual cada una de sus celdas (o partículas) toma información del entorno y se comporta en sintonía con las demás.

Los autómatas celulares fueron concebidos a finales de la década de 1940 por el matemático húngaro John von Neumann siguiendo una sugerencia de otro matemático, el polaco Stanislav Ulam, con el objetivo de crear un modelo probabilístico del comportamiento de los sistemas extensos y complejos.

De la misma forma que lo hacen los autómatas celulares, cada una de las hojas de la planta actúa como una celda (o computadora) independiente que responde a lo que hacen las demás hojas, conformando un sistema de información-reacción que permite regular con mayor perfección los mecanismos de la vida de la planta.

Los investigadores han podido observar cómo diferentes partes de una hoja toman información y se la van pasando de célula en célula. De esta forma, la hoja va cerrando o abriendo grupos de estomas (pequeños orificios controlables de la hoja) de tal modo que los abiertos o los cerrados siempre están actuando de acuerdo al microambiente que rodea a la planta. 

Al igual que ocurre en la computación distribuida, la información intercambiada entre los componentes de un sistema es lo que desencadena un proceso de resolución que permite trabajar uno o varios problemas. Por ello, Peak y sus colegas consideran que el modelo de autómata celular puede explicar el procedimiento que siguen las plantas para regular sus mecanismos vitales, como la fotosíntesis y la nivelación de su vapor de agua.

La computación distribuida se emplea también para estudiar cómo un sistema decide algo, ya sea un animal, una persona, una planta, una bandada de pájaros o un hormiguero con la finalidad de descubrir los mecanismos ocultos que regulan el funcionamiento de la vida.

Como cierre, compartimos el documental La consciencia de las plantas. Duración: 16 minutos. Con algunos fragmentos hablados en español y otros subtitulados en español. Una verdadera belleza.

Fuentes de esta nota: BBC.com, ABC.es, Tendencias 21, Gizmodo.com y Pregon.com.ar