Una planta puede requerir mucho esfuerzo para atraer a una pareja y hacer crecer una semilla. Después de todo esto, sería una pena que las semillas cayeran a la tierra a la sombra del padre. Idealmente, las semillas serían transportadas a una nueva ubicación. Algunos vuelan en el viento. Algunos viajan sobre o en animales en frutas. Orixa japónica, un arbusto que se encuentra en el este de Asia, tiene una técnica diferente. Lan-Jie Huang y Wen-Long Fu descubrieron que esta planta forma una honda para arrojar la semilla. Lo que hace que O. japonica sea inusual es la forma de su fruto.

Para que una planta disperse semillas de manera explosiva de manera confiable, debe tener la fruta adecuada. Para acumular energía, las plantas pueden producir frutos que se secan. A medida que se secan, acumulan tensión, creando una reserva de energía que puede liberarse de forma explosiva cuando ceden las últimas células de una cadena. Pero O. japonica no tiene una fruta larga que pueda generar tensión a lo largo de su longitud. Tiene algo más como una lágrima. Sin embargo, todavía puede catapultar semillas. Huang y Fu se dedicaron a descubrir cómo podría funcionar la fruta.

Los botánicos no escatimaron en la observación. Primero, escanearon las frutas antes de la dehiscencia (apertura) usando microtomografía computarizada. Esta es una técnica que permite a los científicos construir una imagen de rayos X en 3D de un sujeto. A continuación, fijaron la semilla con polietilenglicol y la cortaron en secciones para examinarla al microscopio. Estos cortes tenían solo 10 μm de grosor, más delgado que un cabello humano.

Para ver el evento real de dispersión de semillas, Huang y Fu usaron una cámara capaz de disparar 10000 fotogramas por segundo. Después de comparar las frutas antes y después de la dehiscencia, pudieron construir un modelo para ver cómo la fruta podía arrojar su carga.

Como era de esperar, la explosión se basó en el pericarpio, la parte de la fruta que rodea la semilla. Sin embargo, el exocarpio, la parte más externa del fruto y el endocarpio, la parte más interna, no actuaron de la misma manera. Esta diferencia es la clave para O. japonicaEl éxito, dicen los autores.

“Existen fuertes diferencias en la deformación del exocarpio y el endocarpio durante la dehiscencia de la fruta, y juegan diferentes roles en la dispersión explosiva de semillas de O. japonica”, escriben Huang y Fu. “El endocarpio proporciona energía para el lanzamiento de la semilla a través de la deshidratación, mientras que el exocarpio resiste la apertura del endocarpio y proporciona otras funciones adicionales. El pericarpio se abre muy lentamente durante la dispersión explosiva de semillas de O. japonica, y el lanzamiento de semillas solo se produce en la última etapa de la apertura. Este proceso es diferente al de dispersión explosiva de semillas en otras plantas, en las que la apertura del pericarpio es generalmente rápida, y el lanzamiento de la semilla ocurre simultáneamente con la apertura del pericarpio…”

Es esta diferencia la que proporciona la energía para el vuelo de la semilla, dicen los autores.

“Antes de la semilla de O. japonica deja el fruto, la división del exocarpio impulsada por el endocarpio es crucial para el lanzamiento de la semilla. La abertura superior formada por la abertura del exocarpio proporciona un pasaje para la separación de la semilla; mientras que el borde ventral del exocarpio proporciona un deslizamiento de aceleración para el desprendimiento del endocarpio del exocarpio. Cuando el endocarpio en forma de brazo se desliza rápidamente fuera del exocarpio, el endocarpio acelera la semilla a la velocidad de lanzamiento en muy poco tiempo. La energía cinética del vuelo de la semilla y el endocarpio se deriva de la energía potencial elástica liberada por el endocarpio, que ha sido acumulada por la resistencia del exocarpio al movimiento de deformación del endocarpio”.

Efectivamente, el exocarpio y el endocarpio trabajan uno contra el otro al principio. Cuando la capa externa de la fruta cede, la parte interna sale disparada. Como el endocarpio no es aerodinámico, hay un paso final para sacar las semillas de la fruta a medida que se lanza.

“Este proceso se logra apretando el área del ovario del endocarpio de apertura contra la semilla, aunque esta compresión no proporciona energía directamente para el lanzamiento de la semilla. Los mecanismos de movimiento del pericarpio y la aceleración del lanzamiento de la semilla hacen que las dos capas del pericarpio formen una estructura similar a una honda de forma especial, que puede lanzar la semilla de la fruta en forma de bala”, escriben Huang y Fu.

El método no es 100% exitoso. Los botánicos encontraron que a veces las semillas no escapan inmediatamente del endocarpio. Esta falla podría ser un ejemplo de que la planta está cubriendo sus apuestas. El endocarpio podría estar protegiendo las semillas de los depredadores. Entonces, aunque no es perfecto para la dispersión, combinar las dos estrategias podría ayudar O. japonica arreglárselas en hábitats menos amigables con las semillas.