En un frío día de invierno Moneesh Upmanyu dio un paseo con su hijo cerca de su casa en las afueras de Boston. Pasaron junto a un rododendro, sus gruesas hojas verdes se curvaban en delgados tubos que colgaban lánguidamente de sus tallos. Parecía muerto o muriendo.

Pero cuando Upmanyu, profesor de ingeniería mecánica e industrial en Northeastern, pasó por el lugar unos días después, en un día más caluroso, la planta parecía haber revivido. Las hojas se extendieron planas y se levantaron hacia el sol. Su hijo tenía una pregunta:¿Por qué?

"No tuve una respuesta, "Dice Upmanyu. Pero decidió averiguarlo.

Upmanyu estudia las propiedades estructurales de diferentes materiales y cómo responden a los estímulos, para su uso en cosas como microelectrónica o sistemas robóticos. En un artículo reciente que apareció en la portada del Revista de la interfaz de la Royal Society , Upmanyu y sus colegas examinaron los aspectos mecánicos de cómo el rododendro deja rizos y caídas.

"En robótica, dispositivos microelectrónicos, desea diseñar interruptores que puedan hacer contacto y desconectarse solo en función de algún estímulo, como la temperatura, luz, o incluso tocar, "Dice Upmanyu." Este tipo de comprensión es muy importante para diseñar estructuras activas ".

En este caso particular, se reduce al movimiento del agua, Dice Upmanyu. Cuando bajan las temperaturas, el agua pasa del tallo a la hoja, haciendo que el tallo se caiga. El agua se distribuye a través de la hoja de manera desigual, y mientras se congela, hace que la parte superior de la hoja se expanda y la parte inferior se contraiga. Esto hace que la hoja comience a curvarse.

Si ese fuera el final, aunque, la hoja se curvaría uniformemente hacia abajo, resultando en una forma de taza al revés. Lo que hace que las hojas se enrollen en un puro apretado son sus espinas rígidas, o nervaduras centrales, que corren por el centro de la hoja, dice Hailong Wang, autor principal del estudio y profesor de la Universidad de Ciencia y Tecnología de China.

"La hoja no puede doblarse en una estructura semiesférica en forma de cúpula; tiene que doblarse solo en una dirección, que escoge el rígido nervio central, "dice Wang, quien recibió su doctorado de Northeastern en 2010. "La curvatura se desarrolla solo en una dirección, pero está amplificado ".

Cuando los investigadores cortaron tiras de hojas de rododendro, separándolos de la nervadura central, se rizaban y giraban libremente en todas direcciones. Pero con el rizado restringido por la nervadura central, esas fuerzas se redirigen en una sola dirección, causando un rizo mucho más apretado.

"Eso fue una sorpresa para mí, "dice Erik Nilsen, un ecologista de Virginia Tech que colaboró ​​en el estudio. "Pensé que la fuerza motriz para moverse era horizontal en la hoja, porque la hoja se riza de los bordes hacia abajo ".

La razón biológica de este rizado, Nilsen dice:es ayudar a estas plantas a sobrevivir en invierno.

Los rododendros conservan sus hojas verdes durante el invierno, a pesar de crecer en dura, condiciones alpinas. A medida que los árboles de hoja caduca que los rodean pierden sus hojas, la luz solar adicional llega a los rododendros. Pero en el clima más frío no pueden usarlo, su metabolismo se detiene.

"Entonces están recibiendo radiación y no tienen los mecanismos bioquímicos para transportar esa radiación a la fotosíntesis, "Dice Nilsen." Tienen mucha energía entrando en la hoja y nada que ver con ella ".

Esa radiación puede dañar las hojas. Curvándose y cayendo, Las hojas de rododendro reducen drásticamente la cantidad de luz solar que las golpea cuando no pueden usarlo.

Esto también puede ayudarlos a descongelarse más lentamente después de una helada, Dice Upmanyu. Si las hojas se descongelan y se desenrollan demasiado rápido, las agujas de las heladas podrían perforar y dañar la superficie de las hojas.

Comprender cómo funcionan estos mecanismos en los rododendros podría ayudar a los científicos a diseñar cultivos que sean más resistentes al clima frío. Pero Upmanyu también está interesado en cómo estos mismos principios se pueden aplicar a la ingeniería.

"Me interesa cómo cambian de forma las hojas y cómo podemos programar estructuras inteligentes, y la naturaleza a menudo ofrece estrategias sólidas que esperan ser explotadas, "Dice Upmanyu." Este fue un hermoso ejemplo de un cambio de forma reversible, donde el movimiento del agua impulsado por la temperatura era un estímulo.