Le mele sono tra i frutti più antichi e riconoscibili al mondo. Eppure, la loro forma non è frutto del caso, come hanno scoperto i ricercatori in laboratorio
Un gruppo di ricercatori, composto da matematici e fisici, ha utilizzato basi teoriche e verifiche sperimentali per comprendere i processi che portano allo sviluppo delle mele e della loro forma caratteristica.
Le mele infatti sono tra i frutti più antichi al mondo. Il melo ha origine in Asia centrale (per la precisione nell’attuale Kazakistan) e l’evoluzione dei meli botanici risalirebbe addirittura al Neolitico.
Lo studio matematico sulla forma della mela
La sua tipica forma “a cuore” permette di riconoscerla facilmente in mezzo ai vari tipi di frutta esistenti. Presenta infatti una struttura relativamente sferica ad eccezione della caratteristica fossetta nella parte superiore adibita allo stelo. Ebbene, la sua forma non è frutto – è prorio il caso di dirlo… – del caso.
L. Mahadevan, professore di matematica applicata, di biologia e di fisica presso la Harvard John A. Paulson School (SEAS), è il principale autore di un’importante ricerca sulla forma di questo falso frutto (il vero frutto del melo è infatti il torsolo, la parte che in genere buttiamo. Non lo sapevate?). Lo studio, pubblicato su “Nature Physics”, si è basato sulle osservazioni delle mele in diverse fasi di crescita per mappare lo sviluppo della caratteristica fossetta superiore.
Mahadevan, seguendo una logica matematica, ha affermato che “Le forme biologiche sono spesso caratterizzate dalla presenza di strutture che fungono da punti focali. Questi punti possono talvolta assumere la forma di una singolarità in cui sono localizzate le deformazioni. Un esempio onnipresente si può osservare nella cuspide di una mela, la fossetta interna dove lo stelo incontra il frutto”.
Nello studio, i ricercatori hanno utilizzato un elaborato matematico noto come teoria della singolarità, che può descrivere una moltitudine di fenomeni complessi, come ad esempio diversi tipi di buchi neri. Partendo da questo quadro teorico, gli studiosi hanno utilizzato delle simulazioni numeriche per comprendere come la crescita differenziale tra la corteccia del frutto e il nucleo dello stesso, sviluppi la formazione della cuspide.
Hanno quindi corroborato le simulazioni con verifiche sperimentali che imitavano la crescita delle mele mediante un gel apposito che si gonfia nel tempo. Gli esperimenti hanno mostrato che diversi tassi di crescita tra la massa della mela e la regione del gambo hanno originato una forma a fossetta sulla cuspide del frutto.
“Variando la geometria e la composizione degli effetti prodotti dal gel si possono formano più cuspidi. Essere in grado di controllare e riprodurre la morfogenesi delle cuspidi in laboratorio è stato particolarmente entusiasmante”, ha affermato Aditi Chakrabarti, borsista post-dottorato alla SEAS e coautore della pubblicazione. Decisamente una rivoluzione in campo sperimentale.
