Roma – Le rose, da sempre ammirate per la loro bellezza e ricchezza simbolica, devono la loro iconica forma a petalo a un processo meccanico rimasto in gran parte misterioso, fino ad ora. Secondo un nuovo studio realizzato da un gruppo di ricercatori guidato da Eran Sharon dell’Università Ebraica di Gerusalemme e pubblicato su Science, le cuspidi appuntite che si formano gradualmente sul bordo dei petali di rosa durante la crescita non sono modellate dal noto meccanismo che sta alla base delle foglie ondulate, ma da una distinta frustrazione geometrica chiamata incompatibilità Mainardi-Codazzi-Peterson (MCP). Secondo i risultati, questo fenomeno di concentrazione delle sollecitazioni non solo scolpisce la forma della rosa, ma influenza anche la crescita del petalo, offrendo nuove prospettive sulla meccanica della natura e potenziale ispirazione per la progettazione di materiali bioispirati. Le intricate curve e arricciature di foglie e petali di fiori nascono spesso dall’interazione tra crescita naturale e geometria. Nei materiali elastici, come i tessuti vegetali, la crescita può creare una discrepanza tra la naturale preferenza geometrica del materiale e ciò che è fisicamente possibile, con conseguenti sollecitazioni intrinseche note come incompatibilità geometriche. L’accumulo di queste tensioni può causare alterazioni di forma, un effetto noto come incompatibilità di Gauss. Questo spiega caratteristiche come i bordi ondulati di foglie e petali. Tuttavia, le cuspidi distintive e appuntite lungo i bordi dei petali di rosa si distinguono dai motivi morbidi e ondulati che si vedono in molti altri fiori, caratteristiche che non possono essere spiegate dalla tradizionale incompatibilità di Gauss.
In questo studio, Yafei Zhang e colleghi dell’Università di Gerusalemme hanno combinato analisi teorica, modellazione computazionale e fabbricazione sperimentale di petali di dischi sintetici per studiare le instabilità meccaniche indotte dalla crescita nei petali di rosa. Zhang et al. hanno scoperto che le forme uniche dei petali di rosa non sono governate dall’incompatibilità di Gauss, ma da un tipo particolare di frustrazione geometrica nota come incompatibilità di Mainardi-Codazzi-Peterson (MCP). A differenza dei tradizionali cambiamenti di forma causati da disallineamenti di tipo Gauss, questo meccanismo concentra lo stress in aree altamente localizzate, dando origine alle cuspidi nettamente definite che si osservano nelle rose. Inoltre, gli autori dimostrano che l’intensa concentrazione di stress sulle cuspidi dei petali influenza il modo in cui il tessuto circostante cresce e prende forma, rivelando un potente ciclo di feedback tra crescita biologica, vincoli geometrici e forze meccaniche. “Identificare l’incompatibilità di Mainardi-Codazzi-Peterson come meccanismo di modellazione non è solo una pietra miliare nella ricerca sulla morfogenesi, ma anche un’ispirazione per nuovi progetti di materiali e strutture che modificano la forma”, scrivono Qinghao Cui e Lishuai Jin in un articolo correlato. “Combinare le incompatibilità di Gauss e Minardi-Codazzi-Peterson potrebbe dare origine a comportamenti di deformazione finora mai osservati”.(30Science.com)
