Sin ojos orejas, o un sistema nervioso central, las plantas pueden percibir la dirección de las señales ambientales y responder para asegurar su supervivencia.

Por ejemplo, las raíces deben extenderse a través del laberinto de rincones y grietas del suelo hacia fuentes de agua y nutrientes. Las diversas formas en que las plantas guían esta ramificación para aprovechar su entorno es de gran interés para los científicos y de uso potencial por parte de los agricultores que necesitan cultivos que produzcan más alimentos con menos recursos.

Carnegie y el biólogo de la Universidad de Stanford, José Dinneny, ha pasado años estudiando cómo el crecimiento de las raíces responde al agua, particularmente a través de un fenómeno llamado hidropatrón, lo que permite a las plantas optimizar la ramificación de las raíces para maximizar la absorción de agua.

Al igual que la forma en que las plantas se ramifican sobre el suelo para obtener acceso a la luz solar, las raíces de las plantas forman una red subterránea ramificada, con raíces laterales que crecen desde un eje principal. La estructura de estas redes de sistemas radiculares debe regularse de manera que optimice la exploración del suelo, al tiempo que limita la expansión a regiones con escasez de agua.

"Sabíamos que las plantas estaban haciendo esto, ramificándose hacia el agua, pero no el mecanismo de cómo la planta estaba percibiendo y reaccionando a esta señal ambiental, "Explicó Dinneny.

Él y el estudiante graduado de Stanford Neil Robbins II se propusieron determinar si la capacidad observada de la raíz de una planta para estimular la ramificación hacia la humedad y desalentar la ramificación en suelo seco se localiza en cualquier parte de la raíz. o es compartido por toda la estructura raíz.

"Al comprender dónde percibe el agua la raíz, podríamos obtener pistas sobre cómo realiza la planta esta notable tarea, "dice Dinneny.

Utilizando enfoques de modelado matemático y de microdisección a escala fina, descubrieron que la punta de la raíz donde la expansión celular impulsa el crecimiento es capaz de percibir y responder de manera única a las señales de humedad al dar forma a la dirección en la que la raíz se ramifica en el suelo. El uso de modelos matemáticos mostró que la percepción del agua observada por el movimiento del agua hacia la raíz se vio dramáticamente afectada por la tasa de crecimiento de la raíz.

Robbins, autor principal, comentó:"Cuando el crecimiento de las raíces se desaceleró, la capacidad de la raíz para responder a la dirección del agua se vio fuertemente disminuida. Este trabajo indica que el proceso activo de absorción de agua por la raíz es necesario para ver dónde está el agua en el suelo y responder en el desarrollo a esta clave ambiental ".

Para poner este trabajo en contexto, Es importante darse cuenta de que se sabe poco acerca de cómo las plantas perciben la abundancia de agua en el medio ambiente y la mayor parte del trabajo se ha centrado en los eventos de señalización que suceden a nivel celular.

El trabajo de Robbins y Dinneny, publicado en procedimientos de la Academia Nacional de Ciencias , muestra que el mismo proceso de crecimiento induce un estado físico en la planta que le permite de manera única percibir a escala de órganos la dirección de un recurso muy necesario en su entorno.

"La planta parece ver la dirección del agua solo cuando intenta extraerla del medio ambiente, ", Dijo Dinneny." Cuando la expansión celular no impulsa el crecimiento, la capacidad de ver la dirección del agua se reduce, and the root either can't see or doesn't care where water is and starts making branches in every direction."  

Using the flux of water as a key metric of water availability may provide an important way in which the plant can convert the outside picture of where water is in soil into an internal biophysical pattern that plants can then interpret. Understanding how plants optimize this process for particular soil environments may enable the production of more water-efficient plants. When it comes to the importance of water for plants, a picture can be worth a thousand words.