Desvelan el mecanismo que impulsa el veloz cierre de la venus atrapamoscas, la planta carnívora más famosa del mundo

Es capaz de modificar casi instantáneamente las propiedades mecánicas de sus paredes celulares, lo que le permite capturar insectos en una décima de segundo

Cuando Charles Darwin observó por primera vez una venus atrapamoscas, quedó fascinado. El naturalista británico fue el primero en estudiar científicamente esta planta carnívora, la más famosa del mundo. Verla moverse con rapidez parecía algo propio de un animal. El investigador incluso llegó a pensar que debía existir algún equivalente vegetal a los músculos y los nervios. Más de un siglo después, la venus atrapamoscas sigue desafiando las ideas de los científicos sobre el movimiento de las plantas. Ahora, un equipo de físicos y biólogos ha demostrado que el secreto de su veloz trampa reside en la capacidad de modificar casi instantáneamente las propiedades mecánicas de sus paredes celulares, un cambio que desencadena el cierre de la hoja sobre la presa.

En apenas unos segundos, las paredes celulares de una capa específica de la hoja se ablandan y liberan energía elástica previamente almacenada. El resultado es una trampa mortal para insectos pequeños y medianos, que son atrapados en décimas de segundos.

Los autores rompen con la teoría dominante sobre este movimiento. Solía creerse que, cuando un insecto rozaba dos veces los pelos sensoriales de la venus atrapamoscas (Dionaea muscipula), una señal eléctrica de iones de calcio recorría la hoja y desencadenaba un rápido movimiento: los dos lóbulos de la trampa se cerraban sobre la presa. Esta hipótesis sostenía que el cierre era posible gracias a un rápido desplazamiento de agua entre las células, una especie de mecanismo hidráulico comparable al de una máquina impulsada por presión.

Al físico Yoël Forterre, uno de los autores del estudio que se publica este jueves en la revista Science, la lógica de esta teoría le despertaba dudas. Explica que el agua puede desplazarse con rapidez dentro de una célula porque solo debe atravesar una membrana. Sin embargo, cuando tiene que recorrer largas distancias entre células y tejidos, el proceso se vuelve mucho más lento. “Cuando quieres mover agua a una gran distancia de una célula a otra a través de un tejido, se sabe que es bastante largo”, señala este investigador que lleva más de dos décadas estudiando la planta.

Forterre reconoce que no fue el primero en sospecharlo. Ya existían trabajos previos, como uno publicado en 1989 por los investigadores alemanes Hodick y Sievers, que apuntaban en esa dirección y que inspiraron la nueva investigación. “Hay muchos movimientos en las plantas que utilizan el transporte de agua y creo que fue principalmente esta analogía la que llevó a pensar que la venus atrapamoscas funcionaba así”, afirma.

Así lo descubrieron

Los investigadores analizaron el movimiento desde múltiples escalas. Primero, investigaron la dinámica macroscópica del cierre mediante el seguimiento de la forma tridimensional de la trampa. Para esto utilizaron una configuración estereoscópica, una técnica utilizada para simular la percepción de profundidad con 3D. Los autores descubrieron que el motor interno de la planta actuaba durante aproximadamente tres o cuatro segundos, más lentamente que el cierre final que puede verse.

La siguiente cuestión era determinar si el transporte de agua podía ser el motor de ese movimiento. Para analizarlo, midieron cuánto tarda el agua en desplazarse a través de las células de la trampa. De acuerdo con los resultados, atravesar el tejido completo requeriría entre 30 y 150 segundos, un tiempo muy largo para explicar un movimiento que comienza en apenas unos segundos. Además, si el agua fuera la responsable, deberían observarse retrasos en distintas zonas de la hoja a medida que el líquido se desplazara. Sin embrago, esos retrasos nunca aparecieron.

“Descubrir que la pared celular puede ajustar sus propiedades mecánicas en una escala de tiempo tan corta, que yo sepa, es realmente nuevo”, afirma Forterre. De acuerdo con el físico, “hasta la fecha, este es el cambio mecánico más rápido encontrado en plantas con pared celular”.

Jacques Dumais, biólogo especialista en biomecánica vegetal que no participó en el estudio, considera que la nueva investigación aporta la evidencia más sólida hasta la fecha sobre el mecanismo que permite el cierre de la trampa y conecta por primera vez toda la cadena de acontecimientos, desde la detección de la presa hasta la captura. “Normalmente asociamos un ser vivo que se mueve rápido, que puede bailar, saltar o correr, con tener músculos”, explica. “Y la planta no es así”. Aun careciendo de ellos, la Venus atrapamoscas es capaz de capturar arañas e insectos que pueden moverse con rapidez.

Para este catedrático de Bioingeniería de la Universidad Adolfo Ibáñez, en Chile, “que tengan una configuración interna muy distinta a los animales y puedan alcanzar velocidades muy parecidas, vale la pena entenderlo”. El biólogo, además, no descarta uno de los elementos clave de la primera hipótesis. “Para que funcione el mecanismo también es necesario un movimiento de agua. Cualquier cambio de configuración en una planta implica un movimiento de este tipo en algún momento”, sentencia.

Una inspiración para la ingeniería

La venus atrapamoscas lleva años inspirando a investigadores de robótica y ciencia de materiales. Los autores creen que este hallazgo podría reforzar ese papel y abrir nuevas vías para el desarrollo de robots y creación de músculos artificiales. “Tal vez podamos inspirarnos en esto para diseñar sistemas rápidos, robóticos blandos, que puedan liberar rápidamente energía elástica ablandando alguna parte de la máquina”, plantea Forterre.

El autor explica que, aunque el trabajo identifica el mecanismo físico que desencadena el cierre, todavía no resuelve la pregunta molecular. El calcio, comenta Forterre, parece actuar como una señal inicial. Una sola estimulación no genera una concentración suficiente, pero dos contactos rápidos consecutivos sí alcanzan el umbral necesario para activar la trampa. Sin embargo, explica, eso no significa que el calcio sea el responsable directo del movimiento. El físico admite que “ese es el último eslabón que falta”. Una respuesta que, por ahora, sigue escondida dentro de su propia trampa.