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¿Cómo los “pelos” de las hojas de olivo combaten el estrés ambiental?

  • Si se lograra mejorar la resistencia de las plantas a condiciones de estrés ambiental mediante recubrimientos inspirados en las hojas de olivo, se podría mejorar la productividad agrícola y la salud ambiental.

Algunas plantas son más resistentes a condiciones de estrés ambiental como la sequía o la radiación ultravioleta (UV). Conocer estas propiedades puede ser de utilidad para el diseño de recubrimientos o materiales basados en esas características, pues traería beneficios significativos para la productividad agrícola, la conservación del ambiente y la sostenibilidad.

Recientemente, la revista Communications Biology, publicó los resultados de un estudio desarrollado entre la Universidad Politécnica de Madrid y la Universidad de Murcia –donde participa el académico Giovanni Sáenz Arce, del Departamento de Física de la Universidad Nacional (UNA)— que caracteriza las hojas del árbol de olivo; en el estudio intervienen la física, la química y la biología.

El olivo es una importante planta frutal que se cultiva en muchas zonas áridas y semiáridas del mundo, y que se adapta a factores de estrés como la sequía y la alta irradiación, por lo que es probable que sus hojas tengan características especiales para mejorar las interacciones entre la atmósfera y la superficie de la hoja.

La superficie de las hojas muchas veces está cubierta por pelitos, llamados tricomas. La dificultad técnica que reviste el estudio de estas estructuras, hace que no se valore la variabilidad estructural y química de las superficies de los pelos de los seres vivos. Sin embargo, al utilizar la microscopía de fuerza atómica (AFM) y otras técnicas de alta precisión, los investigadores exploraron el pelo de la hoja del olivo. “La heterogeneidad química en la micro y nano escala que hemos encontrado hace que posiblemente sean mucho más multifuncionales de lo esperado”, cita el estudio.

Las hojas del olivo, según los expertos, tienen algún pelo aislado en el haz, que degenera con la edad y las inclemencias del clima; pero, tienen una cobertura total de tricomas con forma de sombrilla en el envés, que se mantiene durante toda la vida de la hoja.

“Analizando los pelos del haz y el envés de las hojas de olivo, comprobamos que su superficie es químicamente heterogénea, y ofrece un patrón mezclado de compuestos químicos hidrofílicos (afines al agua) e hidrófobos (repelentes al agua). El envés de las hojas de olivo (con mucho más pelo que el haz) tiene menor mojabilidad, pero las gotas de agua tienen mucha más adherencia. Lo hemos asociado a su total cobertura de tricomas más hidrófobos cuando las hojas son jóvenes, que se vuelven más mojables con la edad”, cita el estudio.

 

Utilidad

En el caso de las plantas, se sabe que las hojas de algunas especies nativas de diferentes ecosistemas del mundo y de plantas agroforestales pueden absorber agua depositada sobre ellas como rocío, lluvia y niebla. Si se continúa con tales estudios se podría determinar cómo funcionan y servir de modelo para fabricar materiales y estructuras que permitan la captura de agua de la atmósfera.

En zonas de cultivo de olivo, donde se producen nieblas o rocío nocturno de manera frecuente, es posible que se formen gotas en el envés de las hojas de olivo que se adhieran a los pelos. La gota permanecerá adherida hasta alcanzar un volumen y peso elevados que les haga caer al suelo. Esta propiedad de las hojas del olivo quizás contribuya a la captura de agua, característica que podría demostrarse en otros estudios.

La investigación también determina que las hojas de olivo tiene una cutícula cerosa que ayuda a reducir la pérdida de agua por transpiración, que a la vez actúa como una barrera física contra la radiación UV y protege el tejido vegetal subyacente de daños causados por la exposición prolongada al sol.

Si se mejora la resistencia de las plantas a condiciones de estrés ambiental, mediante recubrimientos inspirados en las hojas de olivo, se podría reducir la necesidad de aplicar productos químicos como pesticidas o fertilizantes, lo que no solo representaría un beneficio ambiental, sino que reduciría los costos de mantenimiento de los cultivos.

 

Pétalos pioneros

En el 2021, investigadores de la Universidad Politécnica de Madrid y la Universidad de Murcia estudiaron el “efecto pétalo de rosa” que consiste en que se formen gotas de agua esféricas sobre la superficie de los pétalos que tienen una enorme adherencia y no se caen, aun poniendo los pétalos del revés. Ellos demostraron que este fenómeno se debe a que en la superficie de la hoja existen zona hidrofilias (que atraen el agua) e hidrófobas (repelentes al agua) y que la superficie vegetal es pseudo-fractal. Para la determinación de estas zonas se utilizó un método basado en la microscopía de fuerza atómica (AFM), que hoy día permite la caracterización de las hojas de olivo.

 

La parte superior es una imagen de microscopía de barrido electrónico (SEM) del envés de la hoja del olivo, donde se observan los tricomas o pelos. En la parte inferior izquierda una imagen óptica de la hoja, donde se observan los tricomas y el cantilever del microscopio de fuerza atómica (AFM). Abajo, derecha una imagen mezclada de la topografía y la mojabilidad del tricoma (pelo) tomada con AFM.

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