Una nueva investigación muestra que para prevenir el hambre en la noche, las plantas realizan la división aritmética precisa. El cálculo les permite utilizar sus reservas de almidón a una velocidad constante para que se les acaba casi exactamente al amanecer.
“Este es el primer ejemplo concreto en un proceso biológico fundamental de un cálculo aritmético tan sofisticado.” dijo modelador matemático Profesor Martin Howard del Centro John Innes.
Las plantas se alimentan durante el día mediante el uso de la energía del sol para convertir el dióxido de carbono en azúcares y almidón. Una vez que se ponga el sol, tienen que depender de una tienda de almidón para evitar el hambre.
En la investigación que se publicará en la revista de acceso abierto ELIFE , los científicos del Centro John Innes muestran que las plantas hacen ajustes precisos para su tasa de consumo de almidón. Estos ajustes aseguran que el almacén de almidón dura hasta el amanecer, incluso si la noche llega inesperadamente temprano o el tamaño de la tienda de almidón varía.
El Centro John Innes científicos muestran que ajustar su consumo de almidón con tanta precisión que deben realizar un cálculo matemático – división aritmética.
“La capacidad para realizar cálculos aritméticos es vital para el crecimiento de las plantas y la productividad”, dijo metabólica biólogo profesor Alison Smith.
“La comprensión de cómo las plantas siguen creciendo en la oscuridad podría ayudar a abrir nuevas formas de impulsar el rendimiento del cultivo.”
Durante la noche, los mecanismos dentro de la hoja de medir el tamaño de la tienda de almidón y estiman la duración de tiempo hasta el amanecer. Información sobre el tiempo viene de un reloj interno, similar a nuestro propio reloj biológico. El tamaño de la tienda de almidón se divide por la longitud de tiempo hasta el amanecer para establecer la velocidad correcta del consumo de almidón, de modo que, al amanecer, alrededor de 95% de almidón se utiliza para arriba.
“Los cálculos son precisos para que las plantas evitan el hambre, sino también hacer el uso más eficiente de los alimentos”, dijo el profesor Smith.
“Si el almacén de almidón se usa demasiado rápido, las plantas morirán de hambre y dejan de crecer durante la noche. Si el almacén se utiliza con demasiada lentitud, algo de él será en vano.”
Los científicos usan modelos matemáticos para investigar cómo un cálculo tal división puede llevarse a cabo dentro de una planta. Propusieron que la información sobre el tamaño de la tienda de almidón y el tiempo hasta el amanecer se codifica en las concentraciones de los dos tipos de moléculas (llamada S para el almidón y T por el tiempo). Si las moléculas de S estimulan el consumo de almidón, mientras que las moléculas T evitar que esto ocurra, entonces la tasa de consumo de almidón se establece por la relación de moléculas de S a las moléculas de T, en otras palabras, S divididos por T.
Esta investigación está financiada por el Consejo de Investigación de Biotecnología y Ciencias Biológicas (BBSRC)