Flor esqueleto

    ¿Has escuchado hablar sobre las flores esqueleto o flores fantasma? Se trata de un tipo de flor con una característica única en su especie; sus pétalos al entrar en contacto con el agua se vuelven translucidos y cuando se secan, recobran su cobertura blanca. Su nombre científico es Diphylleia grayi; una especie de planta perenne, hermafrodita (que posee organos femeninos y masculinos), perteneciente a la familia de las Berberidaceae en el orden de las Ranunculales.

    Esta planta tan peculiar la podemos encontrar si nos damos un paseo por las laderas boscosas de las montañas, en las regiones más frías de China, Corea del Norte, Japón y Rusia, como los bosques de Jilin, Yunan, Ryanggang, Honshu, Hokkaido y Sakhalin. Por otro lado, en los bosques caducifolios de los Montes Apalaches, en el Este de Norteamérica, habita una especie relacionada, Diphylleia cymosa.

¿Por qué sus pétalos se vuelven transparentes?

    Aunque pueda parecer sorprendente, este cambio no se debe a la modificación de ningún pigmento, sino a la reflectancia de la luz debido a la estructura particular de las células en los pétalos. Es decir, se trata de un fenómeno puramente físico. 

    Dentro de la naturaleza encontramos una gran variedad de flores con pétalos blancos como las margaritas, magnolias, crisantemos, lírios, entre otros. Los pétalos blancos están desprovistos de pigmentos o tienen muy poco, y el color blanco resulta de la reflexión difusa de la luz debido a la presencia de numerosas lagunas y espacios intercelulares llenos de aire. 

    A diferencia de otras plantas, en Diphylleia grayi los espacios intercelulares son tan laxos que permiten la entrada de agua y la interfase original aire-citolinfa es reemplazada por una interfase líquida-líquida (agua-citolinfa). Debido a que la citolinfa y el agua tienen índices de refracción similares, la transmisión de la luz se incrementa significativamente y, como resultado, los pétalos se vuelven transparentes.

Pétalos de Diphylleia grayi (a) en un día soleado; (b) en la lluvia. Tomado de: Yong et al., 2015

    ¿Es hermosa verdad? Por su aspecto frágil y características únicas podría parecer una especie en extinción pero la verdad es que es una flor silvestre bastante común en las montañas y bosques al este de Asia, sin embargo, no muchos la cultivan como planta de interiores debido a la dificultad de mantener sus condiciones de vida lo más estable posible.

Algunas características de Diphylleia Grayi

    Diphylleia grayi puede medir entre 30-50 cm de altura. Podemos reconocerla por sus grandes hojas en forma de paraguas, de 20-25 cm de longitud, coronadas con pequeños racimos de flores blancas nacaradas, de aproximadamente 2cm de diámetro. La planta florece desde mediados de primavera hasta principios de verano, y luego cuando éste termina, los tallos de las flores se reemplazan con llamativos frutos de color azul cobalto. Estos arándanos son una característica común dentro de la familia Berberidaceae.

    Es una planta idónea para cultivar en climas fríos-templados, siendo la temperatura máxima recomendada 30ºC y la mínima -7ºC. Es resistente a las heladas, prefiere condiciones de sombra, poco viento, suelos frescos y húmedos, con buen drenaje (sin charcos), ligeramente ácidos, y ricos en materia orgánica. Requiere de riegos frecuentes, sobre todo en verano. Se recomienda abonar en primavera y verano con abonos para plantas acidófilas.

Diphylleia grayi y el desarrollo de dispositivos ópticos subacuáticos 

    La transparencia óptica en la naturaleza ha asombrado e inspirado a científicos e ingenieros para fabricar una amplia variedad de materiales translúcidos. Hoy en día, la fabricación de superficies superhumectantes con alta transparencia se ha convertido en un foco de investigación importante debido a sus aplicaciones cruciales en dispositivos ópticos, como gafas de buceo, lentes de cámara, paneles de células solares, etc. En ese sentido, Diphylleia grayi no ha sido la excepción, y su capacidad para cambiar de color ha inspirado a los científicos en el desarrollo de sistemas biomiméticos para la fabricación y mejora de dispositivos ópticos subacuáticos (Cai et al., 2018 y Sun y Guo, 2020). 

    Por ejemplo, en el 2015 un grupo de investigadores en nanofotónica desarrollaron una técnica novedosa para mejorar la transparencia de superficies de vidrio de sílice (vidrio común). Esto lo hicieron creando interespacios en la microestructura rugosa de la superficie mediante ablación con láser de femtosegundo (figura 1). Al sumergir el material, estos interespacios se llenan de agua, la cual tiene un índice de refracción más cercano al del vidrio que al del aire. Por lo tanto, tal como ocurre en los pétalos de la flor esqueleto, el grado de refracción y dispersión de la luz disminuye, mejorando así la transparencia del material.

Figura 1. (a) Vidrio de sílice de 2x2 cm irradiado con láser de femtosegundo. (b-d) Imágenes SEM (microscopía electrónica de barrido) de la microestructura inducida por el láser con diferentes aumentos.

Figura 2. Imágenes de las superficies de vidrio en diferentes medios: (a) aire y (b) agua. Tomado y modificado de: Yong et al., 2015

    En la figura 2 (a) se observa que, en aire, el vidrio de silicio con ablación por láser de femtosegundo exhibe un aspecto opaco blancuzco que empaña las letras que hay detrás, y si se coloca una gota de aceite (teñida con Sudan III, color rojo) esta se extiende rápidamente. Por el contrario, en la figura 2 (b) se observa una mejor legibilidad de las letras debido al aumento de la transparencia y se puede apreciar que la gota de aceite permanece en forma de esfera debido a que, gracias a los interespacios de las microestructuras, se forma un colchón de agua que disminuye el contacto de ésta con la superficie.

    Por su parte, Cai et al., 2018, también inspirados por el cambio de color en Diphylleia grayi, desarrollaron una película porosa de polidimetilsiloxano (PDMS) que cambia su color de forma dinámica y drástica mediante la adsorción/desorción de una mínima cantidad de agua. A este tipo de materiales, se les conoce como hidrocrómicos y pueden utilizarse para el diseño de pantallas y ventanas inteligentes, camuflaje y fachadas ecológicas que ahorran energía. 

    En la figura 3 se observa que la película porosa de PDMS presenta un color blanco lechoso después de sumergirla en agua durante 1 hora. Este fenómeno se parece mucho a al de Diphylleia grayi en la naturaleza, aunque el proceso de cambio de color es al revés.

Figura 3. Fotografías del PDMS poroso con un grosor de 0,4 mm en los estados (a) seco y (b) húmedo, respectivamente. Tomado y modificado de: Cai et al., 2018

Otras curiosidades: música 

    Esta peculiar habilidad de Diphylleia grayi de volver sus pétalos transparentes como cristal, le sirvió de inspiración al cantante surcoreano Kim Jonghyun, miembro del grupo SHINee, para escribir una canción y una novela, ambas con el nombre “Skeleton flower” o “flor esqueleto”. Fueron publicadas en el 2015 y la canción pertenece a su album compilatorio “The Collection: Story Op.1” (소품집: 이야기 Op.1). En ambas composiciones, utiliza la metáfora de la doble hoja como la personificación de la lucha interna y externa que experimentan los personajes tras una separación amorosa. 

    La novela se divide en 12 capítulos intercalados por fotografías tomadas por él mismo. El amor y la despedida son los temas centrales y los personajes son representaciones de sí mismo en varios momentos y facetas de su vida. De hecho, cada capítulo lleva el nombre de una canción que él mismo ha compuesto.

    En la portada del libro aparece el texto “산하엽 흘러간, 놓아준 것들. 글 사진 김종형”, el cual ha sido traducido en inglés como “Things that have been released and set free. Written by Kim Jonghyun”. En español, por su parte, no hay una traducción oficial del título, sin embargo, tomando en cuenta la traducción en inglés, algunos conocimientos de coreano y el contenido de la novela, podría traducir el título completo, a modo personal y de manera aproximada, como: “Historias reveladas y puestas en libertad. Escrito por Kim Jonghyun”. Por otro lado, también podemos encontrar que la palabra “산하엽” significa “flor esqueleto”, lo cual hace que el título tenga un interesante juego de palabras.

Kim Jonghyun

Grupo SHINee

REFERENCIAS 

1. Cai G, Wang J, Eh ALS, Chen J, Qian K, Xiong J, Thangavel G and Lee PS. 2018. Diphylleia Grayi Inspired Stretchable Hydrochromics with Large Optical Modulation in Visible-Near Infrared Region. ACS Appl. Mater. Interfaces. Disponible en: https://pubs.acs.org/doi/pdf/10.1021/acsami.8b12490.

2. Craker LE and Simon JE. 1989. Herbs, Spices and Medicinal Plants: Recent Advances in Botany, Horticulture, and Pharmacology. Vol. 4. - P. 128-130. - 272 p. - ISBN 1-56022-857-1.

 

3. Gorb SN and Gorb EV. 2018. Functional Surfaces in Biology III: Diversity of the Physical Phenomena. Springer 268 pp. -P. 74-75.

 

4. Sun Y and Guo Z. 2020. Recent advances of bioinspired functional materials with special wettability: from nature and beyond nature. Nanoscale Horizons, vol. 4, issue 1, pp. 52-76.

5. Yong J, Chen F, Yang Q, Du G, Shan C, Bian H, Farooq U and Hou X. 2015. Bioinspired Transparent Underwater Superoleophobic and Anti-Oil Surfaces Journal of Materials Chemistry A, 2015, 3, 9379-9384. Disponible en: https://pdfs.semanticscholar.org/f5f3/d5ae35d339759708bb93515beb9b7ee54e3b.pdf

PAGINAS WEB 

1. G. Costas. Diphylleia grayi, las flores de cristal que se vuelven transparentes con la lluvia. Publicado el 30 de junio de 2019. Disponible en: https://cienciaybiologia.com/diphylleia-grayi-las-flores-de-cristal-que-se-vuelven-transparentes-con-la-lluvia/

2. Kitley G. Fish and flowers inspire diving goggle material. Publicado el 9 de abril del 2015. Disponible en: https://www.chemistryworld.com/news/fish-and-flowers-inspire-diving-goggle-material/8440.article

3. Korean JoongAng Daily. Jonghyun's first full album out this month. Publicado el 18 de mayo de 2016. Disponible en: https://koreajoongangdaily.joins.com/news/article/article.aspx?aid=3018810

4. 어느 멋진 장면 샤이니 종현, 소품 집 에 담긴 사연 들. KOREA ENTERTAINMENT MEDIA. Publicado el 25 de septiembre de 2015. Disponible en: https://tenasia.hankyung.com/topic/article/2015092248124