Descubren un secreto matemático oculto en las hojas de la planta china del dinero

Un equipo de científicos del Cold Spring Harbor Laboratory realizó un descubrimiento fascinante en las hojas de la planta conocida como Pilea peperomioides, o planta china del dinero. Este hallazgo reveló un patrón matemático oculto, conocido como diagrama de Voronoi, que se asocia comúnmente con la planificación urbana y la ciencia de la computación.

El profesor asociado Saket Navlakha y su colega, la exalumna de posgrado Cici Zheng, llevaron a cabo un meticuloso estudio de las hojas de esta planta, que es originaria de las provincias de Yunnan y Sichuan en China. Al mapear los pequeños poros y las venas en bucle de las hojas, los investigadores descubrieron que la planta organiza su estructura de una manera que refleja la lógica espacial elegante que los humanos utilizan para resolver problemas complejos de distancia, sin necesidad de "medir" nada.

Los diagramas de Voronoi, que dividen un espacio en regiones alrededor de puntos centrales, son un concepto bien conocido en matemáticas. Por ejemplo, los distritos escolares se organizan de tal manera que cada alumno está siempre más cerca de la escuela asignada. En la naturaleza, patrones similares pueden observarse en las marcas de las jirafas, aunque estas versiones naturales no suelen tener los puntos centrales obvios que se encuentran en los ejemplos de los libros de texto.

La planta china del dinero, apreciada como planta de interior y a menudo regalada, presenta hojas circulares con poros visibles llamados hidatodos, rodeados por una red de venas que transportan agua y nutrientes. Tras mapear cuidadosamente estas estructuras, los investigadores encontraron que el diseño de la hoja forma naturalmente un patrón de Voronoi.

Para profundizar en cómo se desarrolla este patrón, Navlakha y Zheng colaboraron con Przemyslaw Prusinkiewicz, un científico reconocido internacionalmente por su trabajo en la formación de venas en plantas. Juntos, identificaron el "algoritmo natural" responsable de la creación de las venas en bucle alrededor de los poros en las hojas.

"Así como los humanos deben resolver problemas para sobrevivir, lo mismo ocurre con otros organismos", comentó Zheng, quien ahora es investigadora postdoctoral en el Allen Institute. "Pero, a diferencia de los humanos, las plantas no pueden medir distancias de forma explícita. En su lugar, dependen de interacciones biológicas locales para lograr la misma solución de Voronoi".

Este descubrimiento resalta cómo los organismos vivos pueden crear sistemas altamente organizados sin planificación consciente o medición. Navlakha expresó: "Pensamos en estos algoritmos en la naturaleza como una explicación de cómo se comportan los organismos y como una forma de intentar entender el mundo".

Prusinkiewicz agregó que los hallazgos podrían finalmente responder a un misterio científico de larga data sobre la formación de venas en las hojas. "Es notable cuán matemático resulta ser otro aspecto de la forma y el patrón de las plantas", señaló. "Durante décadas, la pregunta de cómo se forman las venas reticuladas ha permanecido abierta, y finalmente tenemos una respuesta plausible en los patrones de Voronoi de las plantas chinas del dinero".

Los investigadores esperan que futuros estudios sobre estos patrones revelen más sobre cómo las plantas abordan desafíos biológicos complejos. Creen que este trabajo podría ayudar a los científicos a comprender mejor los principios matemáticos que dan forma a la evolución, el desarrollo y la vida misma.

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