Demuestran cómo las manzanas adquieren su forma distintiva

Combinando teoría, simulaciones y experimentos de laboratorio, investigadores del University College London y Harvard han demostrado por primera vez cómo las manzanas adquieren su forma distintiva.

Las manzanas se encuentran entre las frutas más antiguas y reconocibles del mundo. Los seres humanos han estado dibujando manzanas durante milenios; su semejanza ha sido capturada por todos, desde Caravaggio hasta Picasso.

El nuevo estudio, publicado en Nature Physics, analizó la forma de la manzana, en particular el hoyuelo o cúspide en la parte superior, donde crece el tallo. Describió la forma utilizando la teoría de la singularidad, una vieja teoría matemática utilizada para comprender fenómenos donde alguna propiedad es infinita, desde agujeros negros hasta grietas en el suelo y trozos de cuerda.

Los investigadores demostraron que la cúspide de la manzana, la curva que baja hacia el tallo y luego se inclina hacia arriba en el otro lado, era una singularidad, que exhibía la misma forma bidimensional que una gota de agua al romperse de una columna, un patrón de luz en una piscina o agua en un baño mientras se drena por un orificio de tapón.

El coautor principal, el doctor Thomas Michaels (Física y Astronomía de la UCL) dijo en un comunicado: "Lo emocionante de las singularidades es que son universales. La cúspide de la manzana no tiene nada en común con los patrones de luz en una piscina o una gota que se desprende de una columna de agua, pero tiene la misma forma.

"El concepto de universalidad es muy profundo y puede ser muy útil porque conecta fenómenos singulares observados en sistemas físicos muy diferentes".

El equipo de investigación comenzó recolectando manzanas en varias etapas de crecimiento de un huerto en Peterhouse College en la Universidad de Cambridge (el alma mater de otro famoso amante de las manzanas, Sir Isaac Newton). Cortaron las manzanas por la mitad y siguieron el crecimiento del hoyuelo, o cúspide, como lo llamaron, a lo largo del tiempo.

Partiendo de este marco teórico, los investigadores utilizaron la simulación numérica para comprender cómo el crecimiento diferencial entre la corteza de la fruta y el núcleo impulsa la formación de la cúspide. Luego, corroboraron las simulaciones con experimentos que imitaban el crecimiento de manzanas usando gel que se hinchaba con el tiempo.

Los experimentos mostraron que diferentes tasas de crecimiento entre la mayor parte de la manzana y la región del tallo dieron como resultado la cúspide en forma de hoyuelo.

El autor principal, el profesor L Mahadevan, de la Escuela de Ingeniería y Ciencias Aplicadas (SEAS) de Harvard John A. Paulson, dijo: "Las formas biológicas a menudo se organizan por la presencia de estructuras que sirven como puntos focales. Estos focos forman singularidades donde se localizan deformaciones. Cada manzana se caracteriza por una cúspide, el hoyuelo interior donde el tallo se encuentra con la fruta".

El equipo descubrió que la anatomía subyacente de la fruta junto con la inestabilidad mecánica pueden desempeñar funciones conjuntas al dar lugar a múltiples cúspides en las frutas.