Desvelada la singular estructura geométrica fractal de la coliflor romanesco

Un equipo de investigación internacional ha desvelado la causa de la singular estructura fractal de la coliflor romanesco. Un fractal es un objeto geométrico cuya estructura, fragmentada, se repite a varias escalas.

El estudio, con participación del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) y la Universitat Politècnica de València (UPV), ambas instituciones en España, muestra que la estructura es en realidad una proliferación de yemas (meristemos) programadas para convertirse en flores pero que nunca alcanzan su objetivo; lo que hacen es convertirse en tallos que, a su vez, continúan intentando producir flores. La coliflor nace de la reiteración de este proceso, que provoca una sucesión de tallos sobre tallos.

Así, la forma singular del romanesco se explica por la producción cada vez más rápida de tallos que fracasan en su intento de convertirse en flores, mientras que esta tasa de producción es constante en otras coliflores. Como resultado, la inflorescencia del romanesco adquiere una estructura piramidal compuesta por pirámides más pequeñas, provocando su aspecto fractal.

“Los meristemos de la coliflor no logran alcanzar el objetivo de formar flores, pero recuerdan que transitoriamente sí que consiguieron adquirir un estado floral. Las mutaciones adicionales que afectan al crecimiento y la actividad de los meristemos son las que provocan las formas fractales características del romanesco”, apuntan los investigadores del Instituto de Biología Molecular y Celular de Plantas (IBMCP), del CSIC y la UPV, que han participado en este estudio: Francisco Madueño, Antonio Serrano y Carlos Giménez.

El estudio lo han liderado el Centro Nacional para la Investigación Científica de Francia (CNRS, en sus siglas en francés) y el Instituto Nacional de Investigación en Informática y Automatización de Francia (INRIA).

Imagen de una coliflor romanesco, cuya estructura reproduce una forma fractal. (Foto: CSIC)

En el trabajo, los investigadores combinaron experimentos in vivo con modelos computacionales en 3D que reproducen el desarrollo de la inflorescencia de las plantas. Su objetivo era descubrir los fundamentos moleculares del crecimiento de las coliflores en general, y de los romanescos, en particular.

Los meristemos del romanesco componen una espiral logarítmica, con la forma de un fractal natural. Su número de espirales corresponde a un número de Fibonacci.

El trabajo de los investigadores del IBMCP se ha centrado en caracterizar la red de genes que determina que se forme una flor o un tallo y cuya actividad está por tanto alterada en los meristemos de la coliflor y el romanesco. En concreto, observaron que TFL1, un gen esencial para la formación de tallos, es activado por genes que promueven la formación de flores, un resultado inicialmente contradictorio pero la clave para entender el desarrollo de la inflorescencia de las plantas y, específicamente, la formación de estructuras como el fractal del romanesco.

Los resultados de la investigación se publican en la revista académica Science, con el título “Cauliflower fractal forms arise from perturbations of floral gene networks”. (Fuente: UPV-CSIC)