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Detrás De Los Patrones De Las Flores Mono Se Esconde Un Secreto Matemático

Detrás de los patrones de las flores mono se esconde un secreto matemático

Un modelo matemático propuesto por Alan Turing hace medio siglo explica el misterio detrás de los patrones de las flores mono y las cebras.

Las flores mono han representado un gran enigma para los biólogos que intenta comprender qué mecanismo genético las dota de sus característicos pétalos moteados. Son estas manchas las que les dan precisamente el aspecto por el cual reciben su nombre. Las motas se distribuyen a lo largo y ancho de ellas y entre manchas, asemejan la cara de un mono que observa con detenimiento a aquel que se le acerque. Y aunque parece el resultado de un proceso genético sencillo, en realidad es más complejo de lo que se creía, un sistema descrito por el mismísimo Alan Turing ha ayudado a los investigadores a descifrar sus misterios.

Una ventaja evolutiva

Con anterioridad ya se había descrito que el aspecto de estas flores es una ventaja evolutiva. La utilizan como una manera de atraer a los insectos polinizadores y así garantizar que las plantas florezcan un día más. Las abejas y otros polinizadores usan el contraste de los pétalos moteados para establecer una guía de aterrizaje. Un comportamiento que también utilizan otras flores, sin embargo, hasta ahora no se sabía cuál era el mecanismo detrás de la generación de estos contrastes.

Detrás de los patrones de las flores mono se esconde un secreto matemático

Las flores mono son el ejemplo claro de los patrones que la naturaleza es capaz de generar y que no sólo están en el mundo botánico. Un mundo de animales como los jaguares, jirafas y más claramente las cebras, obtienen igualmente estos patrones. Por esta razón, Yaowu Yuan y Benjamin Blackman, biólogos de las universidades de Connecticut y Berkeley, estudiaron la especie de flores mono (mimulus) para descifrar el proceso detrás de los patrones naturales.

Batalla entre dos genes

Extrañamente descubrieron que los patrones que motean tanto a las flores mono como a las cebras y muchas otras especies, se debe a una guerra entre dos genes. Estos dos genes establecen una lucha constante en cada célula para alcanzar el control de los pigmentos de su huésped. En medio de tal batalla, estos genes pueden sembrar grandes cantidades de diversidad incluso dentro de una misma especie. Es por esto que ningún patrón es idéntico al otro.

Este hallazgo valida la teoría propuesta décadas atrás por el mismísimo Alan Turing, el padre de la computación. Turing propuso una plantilla matemática, por llamarlo de alguna forma, un sistema que llamó de ‘reacción-difusión’ y usó para describir los patrones del mundo biológico. En este sistema se estipula que las sustancias químicas con efectos opuestos, actúan entre sí en el mismo organismo.

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“Los patrones de pigmentación son complejos y omnipresentes en el mundo natural”, dice Blackman, coautor de la nueva investigación. “Este estudio nos dice que un sistema relativamente simple puede dar lugar a esta complejidad”.

Tanto Blackman como Yuan, utilizaron potentes herramientas de edición genética como CRISPR para generar mutaciones de mimulus y rediseñarlas en laboratorio. Así pudieron rastrear los dos genes responsables del moteado, la molécula a cargo de la pigmentación es la llamada antocianina. Misma que funciona como ‘activadora’ del proceso, claro que si no se controla la producción de esta, la flor aparecerá completamente roja. Pero para mantenerse en equilibrio o entrar en batalla, las moléculas activadoras también desencadenan la producción de un ‘represor’. Este último puede infiltrarse en las células adyacentes y apagar sus activadores.

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El resultado son los patrones naturales que observamos tanto en las mimulus como en los animales tales como las jirafas o los ocelotes. Sólo dos genes se requieren para que este aparentemente simple proceso se desencadene en algunas especies del árbol de la vida. Gracias a él la diversidad podría parecer infinita incluso dentro de ejemplares de la misma especie. La naturaleza nos regala grandes sorpresas, descubrirlas es tarea de la ciencia.

Referencias: Yuan, Y. Blackman, B. Two MYB Proteins in a Self-Organizing Activator-Inhibitor System Produce Spotted Pigmentation Patterns. Current Biology. 30, (5). DOI

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