Las rosas, admiradas desde siempre por su belleza y riqueza simbólica, deben la icónica forma de sus pétalos a un proceso mecánico que ha permanecido en gran parte misterioso... hasta ahora. Según un nuevo estudio, las puntas afiladas que se forman gradualmente en el borde de los pétalos de rosa a medida que crecen no están moldeadas por la conocida mecánica que da lugar a las hojas onduladas, sino por una frustración geométrica distintiva llamada incompatibilidad de Mainardi-Codazzi-Peterson (MCP). Según los hallazgos, este fenómeno de concentración de tensión no solo esculpe la forma de la rosa, sino que también influye en el crecimiento del pétalo, lo que ofrece nuevos conocimientos sobre la mecánica de la naturaleza y una posible inspiración para el diseño de materiales bioinspirados. Las intrincadas curvas y rizos de las hojas y los pétalos de las flores suelen surgir de la interacción entre el crecimiento natural y la geometría. En materiales elásticos, como los tejidos vegetales, el crecimiento puede crear un desajuste entre la preferencia geométrica natural del material y lo que es físicamente posible, lo que da lugar a tensiones inherentes conocidas como incompatibilidades geométricas. A medida que estas tensiones se acumulan, pueden provocar cambios de forma, un efecto conocido como incompatibilidad de Gauss. Esto explica características como los bordes ondulados de las hojas y los pétalos. Sin embargo, las puntas distintivas y afiladas a lo largo de los bordes de los pétalos de rosa se diferencian de los patrones suaves y ondulados que se observan en muchas otras flores, características que no pueden explicarse por la incompatibilidad de Gauss tradicional.
En este caso, Yafei Zhang y sus colegas combinaron el análisis teórico, la modelización computacional y la fabricación experimental de pétalos sintéticos en forma de disco para investigar las inestabilidades mecánicas inducidas por el crecimiento en los pétalos de rosa. Zhang y su equipo descubrieron que las formas únicas de los pétalos de rosa no se rigen por la incompatibilidad de Gauss, sino por un tipo único de frustración geométrica conocida como incompatibilidad de Mainardi-Codazzi-Peterson (MCP). A diferencia de los cambios de forma tradicionales provocados por desajustes de tipo gaussiano, este mecanismo concentra la tensión en áreas muy localizadas, dando lugar a las puntas bien definidas que se observan en las rosas. Además, los autores demuestran que la intensa concentración de tensión en las puntas de los pétalos influye en el crecimiento y la forma del tejido circundante, revelando un potente bucle de retroalimentación entre el crecimiento biológico, las restricciones geométricas y las fuerzas mecánicas. «Identificar la incompatibilidad Mainardi-Codazzi-Peterson como mecanismo de conformación no solo es un hito importante en la investigación de la morfogénesis, sino también una fuente de inspiración para nuevos diseños de materiales y estructuras que cambian de forma», escriben Qinghao Cui y Lishuai Jin en un artículo de Perspective relacionado. «La combinación de las incompatibilidades de Gauss y Minardi-Codazzi-Peterson podría dar lugar a comportamientos de deformación aún por descubrir».
