Científicos del Museo de Historia Natural de Londres (Reino Unido) y del ESRF, el Sincrotrón Europeo de Grenoble (Francia), han descubierto que parte del polen ha sobrevivido a extinciones masivas gracias, en parte, a su estructura de pared de nanoespuma. Esto puede explicar el motivo de la supervivencia de ciertas plantas. Es la primera vez que los científicos describen una estructura biológica de nanoespuma. Sus resultados se publican en Science Advances.
Los granos de polen protegen el material genético de las plantas de las amenazas ambientales durante la reproducción y, por lo tanto, son vitales para su supervivencia. Con este propósito, las primeras plantas terrestres desarrollaron una pared exterior resistente de sus granos de polen, producidos a partir de un polímero orgánico altamente resistente, conocido como esporopolenina. Gracias a este escudo, plantas como las coníferas, que existen desde hace 300-400 millones de años, han sobrevivido a varias extinciones masivas, incluida la que acabó con los dinosaurios, al final del Cretácico. Hoy, los científicos han descubierto cómo se ha adaptado el polen de las coníferas, gracias a los experimentos realizados en el ESRF.
El siguiente paso para el equipo es averiguar más sobre el papel que desempeña la espuma en el polen, cómo poliniza y por qué algunos pólenes tienen nanoespuma y otros no
Un equipo de científicos del ESRF y el Museo de Historia Natural (NHM), incluidos palinólogos, científicos de materiales y físicos, se unieron para descubrir los secretos de la pared de polen. Eligieron analizar el polen de coníferas porque tiene una historia evolutiva más larga que la del polen de las plantas con flores, y podría compararse de manera muy efectiva con el material fósil de las colecciones del NHM.
Los investigadores llevaron a cabo experimentos en la pared de polen utilizando nanotomografía de rayos X y nanoimagen de fluorescencia de rayos X en la línea de luz ID16A en el ESRF. Alexandra Pacureanu, investigadora del ESRF y coautora del artículo, explica la importancia de estas técnicas para obtener una imagen fiel del polen. «Las capacidades únicas de estas tecnologías nos permitieron analizar por primera vez la estructura 3D a nanoescala y la composición elemental nativa en granos intactos, sin recurrir a tinciones, incrustaciones en resina o cortes«.
Stephen Stukins, palinólogo del Museo de Historia Natural de Londres (Reino Unido), y también coautor, asegura que era su primera vez en un sincrotrón. «El experimento fue un reto, ya que requería muestras de menos de 100 micras de tamaño y condiciones criogénicas. Fue un experimento muy exitoso porque en el equipo teníamos cuatro científicos de ESRF que aportaron su experiencia en todos los aspectos técnicos«, recuerda.
Aplicaciones presentes y futuras del material
Los datos mostraron, por primera vez, una estructura de nanoespuma hecha por la naturaleza. “La espuma es una adaptación para proteger el código genético del organismo. Ha ayudado al grupo vegetal a sobrevivir a todas las agresiones ambientales y climáticas que se han producido durante los últimos cientos de millones de años: ataques químicos y físicos, lluvia ácida o radiación ultravioleta, por ejemplo«, explica Stukins. El equipo también usó el microscopio de fuerza atómica (AFM) en el ESRF para comparar la pared de polen con otras espumas naturales y sintéticas y descubrió que las propiedades mecánicas eran consistentes en todos los materiales y, por lo tanto, confirman la hipótesis de la nanoespuma.
«Esta nueva caracterización cuantitativa de la pared de polen es importante para las aplicaciones presentes y futuras de este material«, agrega Marie Capron, científica de materiales del ESRF. La industria farmacéutica está investigando el polen como mecanismo de encapsulación de fármacos y liberación dirigida, por lo que los nuevos hallazgos podrían ayudar a comprender este proceso. La nanoespuma también puede servir a la comunidad científica, al usar el polen como plantilla para diseñar materiales biomiméticos. El siguiente paso para el equipo es averiguar más sobre el papel que desempeña la espuma en el polen, cómo poliniza y por qué algunos pólenes tienen nanoespuma y otros no.
Fuente: Science Advances.
