Abrazadas a los árboles, las velludas enredaderas del pepinillo Ecballium elaterium —conocido en español como pepinillo del diablo o elaterio— pueden parecer una enclenque planta común y corriente. Sin embargo, Chris Thorogood, botánico del Jardín Botánico y Arboreto de la Universidad de Oxford, dice que esta planta, que crece en zonas áridas y secas del Mediterráneo, es “algo extraordinario”.
Los frutos de unos 3,8 centímetros de este tipo de pepinillo contienen sustancias químicas tóxicas y se distinguen de otra manera de la hortaliza que, cortada en redondeles verdes, se puede poner en una ensalada. “Cuando están maduros, expulsan sus semillas muy violentamente en un chorro de mucílago”, dijo Thorogood. Pueden dispararlas hasta casi 12 metros de distancia.
El naturalista romano Plinio el Viejo escribió sobre estas plantas hace unos 2000 años. Durante mucho tiempo ha sido un misterio por qué y cómo las plantas pueden llevar a cabo este acto de bombardeo vegetal, dijo Thorogood.
En un artículo publicado el lunes en la revista Proceedings of the National Academy of Sciences, Thorogood y sus colegas explican cómo el pepinillo del diablo se dispara.
Los investigadores sabían que la presión se acumula en el interior de los frutos antes de que estallen. “Al principio todos pensamos que era bastante sencillo”, dijo Finn Box, físico de la Universidad de Manchester y otro de los autores del estudio. Pero decidieron examinarlo con detenimiento y grabaron videos de cámara rápida de los cañones de pepinillo en acción.
El fruto maduro se desprende del tallo, abriendo un agujero en su base. A partir de ahí, los investigadores descubrieron que las semillas emergen a velocidades de hasta 20 metros por segundo. Cuando el fruto se desprende, el tallo retrocede. El fruto gira hacia atrás, cambiando el ángulo en el que se disparan las semillas. Cuando sale expulsado un líquido viscoso, lo que despresuriza el fruto, la velocidad de las semillas disminuye. Todo el proceso dura unos 30 milisegundos.
[El video a continuación muestra una secuencia en cámara rápida de tallos fructificando durante varios días. En el período previo a la recolección de las semillas, los frutos ovoides pasaron de colgar casi en línea recta a formar un ángulo de unos 45 grados con el tallo].
El grupo también tomó una serie de fotos en intervalos de tiempo de tallos fructificando durante varios días. En el período previo a la eyección de las semillas, los frutos ovoides pasaron de colgar casi en línea recta a formar un ángulo de unos 45 grados con el tallo. “Fue algo que nos dejó boquiabiertos”, dijo Box.
“Existe un ángulo perfecto y un organismo lo encuentra”, dijo Marcus Roper, matemático de la Universidad de California en Los Ángeles, quien no participó en el trabajo. Si las semillas salieran disparadas casi verticalmente, no tendrían suficiente velocidad para llegar lejos. Si se escupen casi horizontalmente, caen rápidamente al suelo. Pero el pepinillo se alinea para dar en el blanco, es decir, en un ángulo intermedio.
Las imágenes que el equipo tomó a intervalos proporcionaron pistas sobre cómo ocurre esto. Antes del lanzamiento, el tallo de la planta se vuelve más ancho, recto y largo. El pepinillo parece contraerse. Esto sugiere que el líquido se desplaza del fruto al tallo, endureciéndolo para que pueda elevar el fruto. Aún no está claro qué mecanismo biológico utiliza la planta para engrosar su tallo.
Los investigadores también calcularon la presión dentro del fruto y descubrieron que es similar a la de una llanta de bicicleta de montaña inflada, dijo Box. Con estos y otros datos que recopilaron sobre la planta, los investigadores calcularon el mecanismo de dispersión de las semillas. Esto les permitió simular cómo plantas mutantes potenciales se dispersarían de forma diferente.
Por ejemplo, un tallo más rígido dispersaría la mayoría de las semillas muy cerca de la planta madre. Por otro lado, un fruto más presurizado lanzaría las semillas hacia delante y hacia atrás. El equipo descubrió que, a lo largo de varias generaciones, estas plantas mutantes no se propagarían tanto como el pepinillo del diablo que se da de forma natural.
[Los investigadores calcularon la presión dentro del pepinillo y descubrieron que es similar a la de una llanta de bicicleta de montaña inflada].
“Nos dio una idea de lo bien que la evolución ha afinado esta especie concreta para la dispersión”, dijo Derek Moulton, matemático aplicado de la Universidad de Oxford y otro de los autores de la investigación.
El pepinillo del diablo muestra cómo las plantas evolucionan y desarrollan maneras de esparcir sus semillas cuando están enraizadas. “Para que las plantas generen un movimiento rápido, tienen que hacer algo un poco ingenioso”, dijo Moulton.
Descubrir la base física de “cosas biológicas raras” puede ser útil, dijo Angela Hay, bióloga de plantas del Instituto Max Planck de Investigación en Fitomejoramiento de Colonia, Alemania, quien no participó en el nuevo estudio. El pepinillo del diablo ya ha inspirado al menos una estrategia de administración de fármacos en el cuerpo. Debido al proceso y el periodo de tiempo de la evolución, dijo, a menudo esta puede “dar con principios de diseño en los que, como ingenieros, no hemos pensado”.
