Dispersión de esporas en los helechos

Esporangios en el envés de una hoja de helecho

Las plantas y los hongos han desarrollado dispositivos ingeniosos para dispersar sus esporas. Uno de ellos representa el mecanismo de catapulta de los esporangios de los helechos, que permite lanzar las células reproductoras a unos 10 metros por segundo. Los esporangios, las estructuras esféricas que contienen las esporas y que ocupan el reverso de las hojas de los helechos, se hallan rodeados por una hilera de una docena de células especializadas, el anillo. Cuando estas células se deshidratan, provocan un cambio drástico en la curvatura del esporangio, que libera su contenido de forma brusca tras la cavitación de las células del anillo.

A diferencia de la estructura de las catapultas humanas, el sistema de lanzado de las esporas del helecho no tiene larguero que detenga el movimiento a mitad de camino. Ahora, la investigación desvela por qué el helecho no lanza su munición directamente al suelo, a pesar de la ausencia de elementos estructurales que frenen el movimiento. El secreto está en la estructura espumosa de las paredes celulares del anillo, que lleva a dos escalas de tiempo diferentes.

Detalle de los esporangios de Polystichum

Al deshidratarse las células del anillo, aumenta en ellas la tensión hídrica, lo que provoca un cambio drástico en la curvatura del esporangio. El anillo se abre como un acordeón y deja expuestas las esporas. Cuando la tensión hídrica alcanza un valor crítico, se produce la cavitación en las células adyacentes, lo que lleva al cierre parcial del anillo (de un 30 a 40 %) en unos 10 μs. Ello provoca la rápida liberación de la energía almacenada en el anillo y a la expulsión de las esporas. A esta primera fase le sigue otra más larga, de centenares de milisegundos, en que el anillo continúa cerrándose (hasta el 85 %) a una velocidad mucho menor. En esta segunda fase se produce la lenta disipación poroelástica de la energía remanente en el anillo, como consecuencia del  flujo de agua a través de los pequeños poros de las paredes celulares.

La diferencia entre estas dos escalas de tiempo provoca el frenazo brusco de la catapulta a mitad del recorrido, lo que permite que las esporas se expulsen a una velocidad de más de 10 metros por segundo.