Fue una clave adicional para la transición de las algas del agua a la tierra
Las plantas usan el "efecto loto" para autolimpiarse: las gotas de agua simplemente se deslizan y limpian la superficie para reducir la infestación con esporas de hongos, por ejemplo, como descubrió hace cuatro décadas el profesor Wilhelm Barthlott de la Universidad de Bonn.
Pero no son solo las plantas las que usan el efecto loto: las cianobacterias terrestres (Hassallia byssoidea) también usan una repelencia al agua extrema para protegerse de las películas de agua y los competidores.
Las plantas y otros organismos han desarrollado estructuras y mecanismos para colonizar la tierra durante casi quinientos millones de años. En este contexto, sus superficies, la interfaz física crucial con el medio ambiente, actúan principalmente como barreras contra la pérdida de agua.
Los investigadores de Bonn sugieren que la repelencia al agua extrema (superhidrofobicidad) y la autolimpieza asociada (efecto loto) fue una clave adicional para la transición de las algas del agua a la tierra hace unos 400 millones de años. "La superhidrofobicidad mejora el intercambio de gases en la tierra y excluye a los competidores acuáticos en las películas de agua", escribe el equipo de investigación.
En la ciencia de los materiales y la tecnología de superficies, la superhidrofobicidad también se ha convertido en una de las innovaciones bioinspiradas más importantes, lo que permite evitar las películas de agua y la contaminación, por ejemplo, en pinturas y barnices para fachadas.
En el artículo, los investigadores describen una biopelícula extremadamente repelente al agua de la cianobacteria tolerante a la desecación Hassallia byssoidea y proporcionan evidencia de que el origen de la superhidrofobicidad es mucho más antiguo de lo que se pensaba. Podría remontarse a hace entre uno y dos mil millones de años.
Imagen: Esta película de cianobacterias repelente al agua (Hassallia) se ha desarrollado durante años en el Jardín Botánico de la Universidad de Bonn. Crédito: K. M. Neumann/Universidad de Bonn
La bacteria multicelular forma filamentos "similares a las algas" que son extremadamente repelentes al agua y evitan las películas de agua. Los filamentos de células cortas permanecen adheridos a las gotas de agua que se despliegan, lo que hace que el organismo se propague a través de un tipo de infección por gotas conocida como "dispersión por salpicadura". Inundado, el césped bacteriano se vuelve humectable después de aproximadamente un día y continúa creciendo bajo el agua y, al secarse nuevamente, alcanza su repelencia al agua para la vida en la tierra.
"Ahora tenemos datos sólidos de cianobacterias en biopelículas terrestres que pueden cambiar de un estado hidrofílico a un estado superhidrofóbico estable, y asumimos que la superhidrofobicidad desempeñó un papel evolutivo crucial en la transición de casi todos los organismos terrestres", dice el profesor Barthlott.
No es casualidad que las cianobacterias desempeñen un papel en los fósiles más antiguos que se conocen, los estromatolitos. Se componen de delgadas capas de esteras bacterianas, probablemente principalmente cianobacterias, que generalmente se cree que son los primeros habitantes de la tierra.
El trabajo muestra cómo evolucionó la superhidrofobia desde las bacterias hasta las algas verdes, los mohos mucilaginosos, los musgos y los helechos, pasando por la planta con flores más primitiva Amborella hasta las hojas de loto. Hay mil millones de años de evolución detrás de un efecto que hoy en día ha encontrado una aplicación industrial cotidiana como biomimético de superhidrofobicidad.
Los hallazgos se han publicado en la revista Frontiers in Plant Science: Superhydrophobic Terrestrial Cyanobacteria and Land Plant Transition
Imagen de cabecera: Las gotas de agua permanecen esféricas en la biopelícula superhidrofóbica de la cinobacteria Hassallia y transportan los filamentos celulares hacia adelante para su dispersión y seminación .
