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Aritmética de plantas

La aritmética vegetal es una forma de cognición vegetal mediante la cual las plantas parecen realizar operaciones aritméticas , una forma de sentido numérico en las plantas. Algunas de estas plantas incluyen la Venus atrapamoscas y la Arabidopsis thaliana.

Aritmética por especies

Venus atrapamoscas

Una trampa que se cierra

La Venus atrapamoscas puede contar hasta dos y hasta cinco para atrapar y luego digerir a su presa. [1] [2]

La Venus atrapamoscas es una planta carnívora que atrapa a sus presas con una estructura de trampa formada por la porción terminal de cada una de las hojas de la planta, que se activa mediante pequeños pelos en sus superficies internas. Las reacciones de una Venus atrapamoscas pueden ocurrir debido a cambios eléctricos y mecánicos, o relacionados con el movimiento. [3] [4] [5] Cuando un insecto o araña que se arrastra por las hojas entra en contacto con un pelo, la trampa se prepara para cerrarse, cerrándose de golpe solo si se produce un segundo contacto dentro de aproximadamente veinte segundos después del primer golpe. El requisito de activación redundante en este mecanismo sirve como protección contra el desperdicio de energía al atrapar objetos sin valor nutricional, y la planta solo comenzará la digestión después de cinco estímulos más para asegurarse de que ha atrapado un insecto vivo digno de consumo.

Hay dos pasos, que son un estado cerrado y bloqueado, que una Venus atrapamoscas experimenta después de su estado abierto y antes de la digestión , que difieren debido a la formación de la trampa. [3] [4] [5] Una trampa cerrada ocurre cuando los dos lóbulos se cierran o atrapan a la presa. [3] [4] [5] Una trampa bloqueada ocurre cuando los cilios atrapan aún más a la presa. [3] [4] La trampa puede poseer una fuerza de cuatro newtons . [4] Además, los cilios pueden obstaculizar aún más la capacidad de una criatura para escapar. [3] [4]

El mecanismo es tan especializado que puede distinguir entre presas vivas y estímulos que no son presas, como gotas de lluvia que caen; [6] se deben tocar dos pelos gatillo en sucesión con 20 segundos de diferencia entre sí o se debe tocar un pelo dos veces en rápida sucesión, [6] con lo cual los lóbulos de la trampa se cerrarán de golpe, típicamente en aproximadamente una décima de segundo. [7]

El número de días que la trampa permanece cerrada dependerá de si la planta ha atrapado o no a la presa. [3] Además, el tamaño de la presa puede afectar el número de días necesarios para la digestión. [3] Si una criatura es demasiado pequeña, la Venus atrapamoscas tiene la capacidad de liberarla, lo que significa que puede comenzar la etapa de volverse semiabierta. [3] [4] La transición de cerrada a abierta tomará dos días y puede resultar después de que la planta haya terminado de digerir o se dé cuenta de que no ha atrapado nada que valga la pena. [3] [4] Se necesitará un día para volverse semiabierta, lo que crea una apariencia cóncava, y el otro día permitirá que la Venus atrapamoscas se abra completamente, lo que crea una apariencia convexa. [3] [4] El ángulo de los lóbulos de una Venus atrapamoscas cuando están abiertos puede verse afectado por el agua dentro de ella. [5]

Arabidopsis thaliana

Arabidopsis thaliana

Arabidopsis thaliana en efecto realiza la división para controlar el uso de almidón durante la noche. [8]

La mayoría de las plantas acumulan almidón durante el día y luego lo metabolizan a un ritmo fijo durante la noche. Sin embargo, si el inicio de la oscuridad es inusualmente temprano, Arabidopsis thaliana reduce su uso de almidón en una cantidad que efectivamente requiere división. [9] Sin embargo, existen explicaciones alternativas, [10] como el control de retroalimentación mediante la detección de la cantidad de azúcares solubles restantes. [11] A partir de 2015, quedan preguntas abiertas. [12]

Véase también

Referencias

  1. ^ Böhm, Jennifer; Scherzer, Sönke; Krol, Elzbieta; Kreuzer, Inés; von Meyer, Katharina; Lorey, cristiano; Mueller, Thomas D.; Shabala, Lana; Monte, Isabel; Solano, Roberto; Al-Rasheid, Khaled AS; Rennenberg, Heinz; Shabala, Sergey; Neher, Erwin; Hedrich, Rainer (febrero de 2016). "La Venus atrapamoscas Dionaea muscipula cuenta con potenciales de acción inducidos por presas para inducir la absorción de sodio". Biología actual . 26 (3): 286–295. Código Bib : 2016CBio...26..286B. doi :10.1016/j.cub.2015.11.057. PMC  4751343 . PMID  26804557.
  2. ^ "Las plantas cuentan hasta cinco". Nature . 529 (7587): 440. 2016. doi : 10.1038/529440a . S2CID  49905733.
  3. ^ abcdefghij Volkov, Alexander G.; Pinnock, Monique-Renée; Lowe, Dennell C.; Gay, Ma'Resha S.; Markin, Vladislav S. (15 de enero de 2011). "Ciclo de caza completo de Dionaea muscipula : pasos consecutivos y sus propiedades eléctricas". Revista de fisiología vegetal . 168 (2): 109–120. Bibcode :2011JPPhy.168..109V. doi :10.1016/j.jplph.2010.06.007. PMID  20667624.
  4. ^ abcdefghi Volkov, Alexander G.; Harris II, Shawn L.; Vilfranc, Chrystelle L.; Murphy, Verónica A.; Wooten, José D.; Paulicina, Henoc; Volkova, Maia I.; Markin, Vladislav S. (1 de enero de 2013). "Biomecánica de la trampa para moscas de Venus: fuerzas en la trampa de Dionaea muscipula ". Revista de fisiología vegetal . 170 (1): 25–32. Código Bib : 2013JP Phy.170...25V. doi :10.1016/j.jplph.2012.08.009. PMID  22959673.
  5. ^ abcd Sachse, Renate; Westermeier, Anna; Mylo, Max; Nadasdi, Joey; Bischoff, Manfred; Speck, Thomas; Poppinga, Simon (7 de julio de 2020). "Mecánica de chasquido de la Venus atrapamoscas (Dionaea muscipula)". Actas de la Academia Nacional de Ciencias de los Estados Unidos de América . 117 (27): 16035–16042. Bibcode :2020PNAS..11716035S. doi : 10.1073/pnas.2002707117 . PMC 7355038 . PMID  32571929. 
  6. ^ ab Raven, Peter H.; Evert, Ray Franklin; Eichhorn, Susan E. (2005). Biología de las plantas (7.ª ed.). WH Freeman and Company. ISBN 978-0-7167-1007-3.OCLC 56051064  .
  7. ^ Forterre, Yoël; Skotheim, Jan M.; Dumais, Jacques; Mahadevan, L. (27 de enero de 2005). «Cómo se rompe la Venus atrapamoscas» (PDF) . Nature . 433 (7024): 421–425. Bibcode :2005Natur.433..421F. doi :10.1038/nature03185. PMID  15674293. S2CID  4340043. Archivado desde el original (PDF) el 2 de diciembre de 2007.
  8. ^ Ledford, Heidi (24 de junio de 2013). "Las plantas realizan cálculos moleculares". Nature . doi :10.1038/nature.2013.13251. S2CID  124849485.
  9. ^ Scialdone, Antonio; Mugford, Sam T; Feike, Doreen; Skeffington, Alastair; Borrill, Philippa; Graf, Alexander; Smith, Alison M; Howard, Martin (25 de junio de 2013). "Las plantas de Arabidopsis realizan divisiones aritméticas para evitar la inanición nocturna". eLife . 2 : e00669. arXiv : 1306.5148 . doi : 10.7554/eLife.00669 . PMC 3691572 . PMID  23805380. 
  10. ^ Webb, Alex AR; Satake, Akiko (5 de marzo de 2015). "Comprensión de la regulación circadiana del metabolismo de carbohidratos en Arabidopsis mediante modelos matemáticos". Fisiología vegetal y celular . 56 (4): 586–593. doi : 10.1093/pcp/pcv033 . PMID  25745029.
  11. ^ Feugier, François G.; Satake, Akiko (2013). "La retroalimentación dinámica entre el reloj circadiano y la disponibilidad de sacarosa explica la respuesta adaptativa del metabolismo del almidón a varios fotoperiodos". Frontiers in Plant Science . 3 : 305. doi : 10.3389/fpls.2012.00305 . PMC 3544190 . PMID  23335931. 
  12. ^ Scialdone, Antonio; Howard, Martin (31 de marzo de 2015). "Cómo las plantas gestionan sus reservas de alimentos por la noche: modelos cuantitativos y preguntas abiertas". Frontiers in Plant Science . 6 : 204. doi : 10.3389/fpls.2015.00204 . PMC 4379750 . PMID  25873925.