Por Pesach Benson • 8 de mayo de 2025
Jerusalén, 8 de mayo de 2025 (TPS-IL) — Los bordes suaves y curvos de los pétalos de rosa han cautivado durante mucho tiempo a poetas, artistas y científicos por igual. Ahora, científicos israelíes han descubierto la geometría oculta que da a estos pétalos su forma característica, revelando no solo un secreto botánico, sino un nuevo plano para la ingeniería futura que podría conducir a productos electrónicos más flexibles y elementos arquitectónicos que «crecen».
Un estudio de la Universidad Hebrea, publicado recientemente en la revista revisada por pares Science, encontró que los icónicos bordes en forma de cúspide de los pétalos de rosa se formaban mediante mecanismos diferentes a los que se pensaba anteriormente.
Durante años, los científicos asumieron que estructuras como hojas y pétalos desarrollaban sus formas principalmente a través de la incompatibilidad de Gauss, un tipo de desajuste geométrico que hace que las superficies se doblen y tuerzan durante el crecimiento.
Sin embargo, cuando los investigadores —liderados por el Prof. Moshe Michael y el Prof. Eran Sharon del Instituto de Física Racah— examinaron de cerca los pétalos de rosa, no encontraron signos de incompatibilidad de Gauss en funcionamiento. En cambio, descubrieron que las formas de los pétalos se rigen por un principio geométrico llamado incompatibilidad de Mainardi-Codazzi-Peterson (MCP).
La incompatibilidad de Gauss causa una deformación suave, que se expresa mediante la flexión, el arrugado y la torsión de los pétalos. La incompatibilidad MCP, sin embargo, da lugar a características más agudas, como cúspides, pliegues y ondulaciones pronunciadas. En el caso de los pétalos de rosa, a medida que crecen, el estrés se concentra en los bordes. Debido a la incompatibilidad MCP, el pétalo forma naturalmente curvas dramáticas y puntiagudas —no arrugas aleatorias, sino un patrón predecible regido por la necesidad geométrica.
“Esta investigación une las matemáticas, la física y la biología de una manera hermosa e inesperada”, dijo Sharon. “Demuestra que incluso las características más delicadas de una flor son el resultado de profundos principios geométricos”.
El equipo combinó modelado por computadora, experimentos de laboratorio y simulaciones matemáticas para probar su teoría, y encontró consistentemente que el estrés MCP —y no el estrés de Gauss— era responsable de las curvas únicas de los pétalos de rosa. A medida que el pétalo crece, el estrés se acumula particularmente en los bordes, lo que hace que el pétalo forme sus rizos y cúspides característicos.
Uno de los hallazgos más intrigantes es el bucle de retroalimentación entre el crecimiento y el estrés, dijeron los científicos. A medida que el estrés se concentra en las cúspides, dirige cómo y dónde continúa creciendo el pétalo. De esta manera, la geometría y la biología están encerradas en un diálogo continuo, con la forma y la función moldeándose mutuamente.
“Es asombroso que algo tan familiar como un pétalo de rosa oculte una geometría tan sofisticada”, dijo Michael. “Lo que descubrimos va mucho más allá de las flores: es una ventana a cómo la naturaleza utiliza la forma y el estrés para guiar el crecimiento en todo, desde plantas hasta materiales sintéticos”.
Los hallazgos abren interesantes posibilidades para la robótica blanda, la electrónica flexible y los materiales inteligentes o automorfos.
Los materiales que pueden cambiar de forma con precisión sin necesidad de motores, articulaciones o controles externos podrían dar lugar a robots más blandos y flexibles, especialmente robots quirúrgicos y robots de búsqueda y rescate.
Comprender cómo controlar la forma a través del estrés interno, como lo hacen los pétalos, podría ayudar a los ingenieros a crear circuitos y pantallas electrónicas flexibles, plegables o moldeables que ajustan su forma según su función. Además, el descubrimiento de la incompatibilidad MCP proporciona a los ingenieros una nueva herramienta para diseñar materiales que se «programan» a sí mismos para curvarse, plegarse o doblarse en formas intrincadas sin ensamblaje manual. Esto podría revolucionar el embalaje, los materiales de construcción y las estructuras desplegables, como los satélites que se despliegan en el espacio.
El estudio también abre una puerta para elementos arquitectónicos que «crecen» hasta su posición o cambian de forma según las condiciones ambientales como el calor, la humedad o la luz.
La investigación también puede tener aplicaciones médicas. Dado que los tejidos biológicos también experimentan tensiones internas durante el crecimiento, estos hallazgos podrían eventualmente ayudar en el diseño de andamios para cultivar órganos o tejidos que necesiten adoptar formas complejas de forma natural.
