Οι μέλισσες μπορούν να δουν ένα μπλε φωτοστέφανο γύρω από την μωβ περιοχή. Edwige Moyroud

Τα λουλούδια έχουν ένα μυστικό σήμα που είναι ειδικά προσαρμοσμένο για τις μέλισσες έτσι ξέρουν πού να συλλέξουν το νέκταρ. Και η νέα έρευνα μόλις μας έδωσε μια μεγαλύτερη εικόνα για το πώς λειτουργεί αυτό το σήμα. Τα μοτίβα νανοκλίμακας στα πέταλα αντανακλούν το φως με τρόπο που δημιουργεί αποτελεσματικά ένα «μπλε φωτοστέφανο» γύρω από το λουλούδι που βοηθά στην προσέλκυση των μελισσών και ενθαρρύνει την επικονίαση.

Αυτό το συναρπαστικό φαινόμενο δεν πρέπει να προκαλεί έκπληξη στους επιστήμονες. Τα φυτά είναι πραγματικά γεμάτα από αυτό το είδος «νανοτεχνολογίας», που τους επιτρέπει να κάνουν κάθε είδους εκπληκτικά πράγματα, από τον καθαρισμό τους έως την παραγωγή ενέργειας. Και, επιπλέον, μελετώντας αυτά τα συστήματα ενδέχεται να μπορούμε να τα χρησιμοποιήσουμε στις δικές μας τεχνολογίες.

Τα περισσότερα λουλούδια εμφανίζονται πολύχρωμα επειδή περιέχουν απορροφητικές χρωστικές που αντανακλούν μόνο ορισμένα μήκη κύματος φωτός. Ωστόσο, ορισμένα λουλούδια χρησιμοποιούν επίσης ιριδισμό, διαφορετικό τύπο χρώματος που παράγεται όταν το φως αντανακλάται από μικροσκοπικά τοποθετημένες δομές ή επιφάνειες.

Τα μεταβαλλόμενα χρώματα του ουράνιου τόξου που μπορείτε να δείτε σε ένα CD είναι ένα παράδειγμα ιριδισμού. Προκαλείται από αλληλεπιδράσεις μεταξύ φωτεινών κυμάτων αναπηδώντας από τις στενές μικροσκοπικές εσοχές στην επιφάνειά του, πράγμα που σημαίνει ότι ορισμένα χρώματα γίνονται πιο έντονα εις βάρος άλλων. Καθώς η γωνία θέασης αλλάζει, τα ενισχυμένα χρώματα αλλάζουν για να δώσουν το αστραφτερό, χρωματικό αποτέλεσμα που βλέπετε.

Πολλά λουλούδια χρησιμοποιούν αυλάκια μεταξύ ενός και δύο χιλιοστών του χιλιοστομέτρου, στην επικάλυψη κεριού στην επιφάνειά τους για να παράγουν ιριδισμό με παρόμοιο τρόπο. Αλλά ερευνητές διερευνούν τον τρόπο με τον οποίο ορισμένα λουλούδια χρησιμοποιούν ιριδισμό για να προσελκύσουν τις μέλισσες στη γονιμοποίηση παρατήρησα κάτι περίεργο. Η απόσταση και η ευθυγράμμιση των αυλακώσεων δεν ήταν τόσο τέλεια όσο αναμενόταν. Και δεν ήταν αρκετά τέλειοι με πολύ παρόμοιους τρόπους σε όλους τους τύπους λουλουδιών που κοίταξαν.

Αυτές οι ατέλειες σήμαινε ότι αντί να δώσουν ένα ουράνιο τόξο όπως κάνει ένα CD, τα σχέδια λειτούργησαν πολύ καλύτερα για το μπλε και το υπεριώδες φως από άλλα χρώματα, δημιουργώντας αυτό που οι ερευνητές ονόμασαν «μπλε φωτοστέφανο». Υπήρχε καλός λόγος να υποψιαζόμαστε ότι αυτό δεν ήταν τυχαίο.

Η αντίληψη του χρώματος των μελισσών μετατοπίζεται προς το μπλε άκρο του φάσματος σε σύγκριση με το δικό μας. Το ερώτημα ήταν αν τα ελαττώματα στα μοτίβα του κεριού «σχεδιάστηκαν» για να δημιουργήσουν τα έντονα μπλουζ, βιολέτες και υπερ-βιολέτες που οι μέλισσες βλέπουν πιο έντονα. Οι άνθρωποι μπορούν περιστασιακά να δουν αυτά τα μοτίβα, αλλά συνήθως είναι αόρατα σε εμάς με κόκκινο ή κίτρινο χρωματισμένο φόντο που μοιάζει πολύ πιο σκοτεινό στις μέλισσες.

Οι ερευνητές το δοκίμασαν με την εκπαίδευση των μελισσών για να συσχετίσουν τη ζάχαρη με δύο τύπους τεχνητών λουλουδιών. Κάποιος είχε πέταλα φτιαγμένα χρησιμοποιώντας τέλεια ευθυγραμμισμένες σχάρες που έδωσαν φυσιολογική ιριδισμό. Ο άλλος είχε ελαττωματικές ρυθμίσεις που αναπαράγουν τα μπλε φωτοστέφανα από διαφορετικά πραγματικά λουλούδια.

Βρήκαν ότι παρόλο που οι μέλισσες έμαθαν να συσχετίζουν τα ιριδίζοντα ψεύτικα λουλούδια με ζάχαρη, έμαθαν καλύτερα και γρηγορότερα με τα μπλε φωτοστέφανα. Είναι συναρπαστικό, φαίνεται ότι πολλοί διαφορετικοί τύποι ανθοφόρων φυτών μπορεί να έχουν αναπτύξει αυτή τη δομή χωριστά, καθεμία από τις οποίες χρησιμοποιεί νανοδομές που δίνουν ελαφρώς υπεριώδη ιριδισμό για να ενισχύσουν τα σήματά τους στις μέλισσες.

Το φαινόμενο του λωτού

Τα φυτά έχουν αναπτύξει πολλούς τρόπους για να χρησιμοποιήσουν τέτοιου είδους κατασκευές, καθιστώντας αποτελεσματικά τους πρώτους νανοτεχνολόγους της φύσης. Για παράδειγμα, τα κεριά που προστατεύουν τα πέταλα και τα φύλλα όλων των φυτών απωθούν το νερό, μια ιδιότητα γνωστή ως «υδροφοβικότητα». Αλλά σε ορισμένα φυτά, όπως ο λωτός, αυτή η ιδιότητα ενισχύεται από το σχήμα της επικάλυψης κεριού με τρόπο που το καθιστά αποτελεσματικά αυτοκαθαριζόμενο.

Το κερί είναι διατεταγμένο σε μια σειρά κωνικών δομών ύψους περίπου πέντε χιλιοστών του χιλιοστού. Αυτά με τη σειρά τους είναι επικαλυμμένα με κλαστικά μοτίβα κεριού σε ακόμη μικρότερες κλίμακες. Όταν το νερό προσγειώνεται σε αυτήν την επιφάνεια, δεν μπορεί να κολλήσει καθόλου και έτσι σχηματίζει σφαιρικές σταγόνες που κυλούν στο φύλλο μαζεύοντας βρωμιά στο δρόμο μέχρι να πέσουν από την άκρη. Αυτό ονομάζεται "υπερϋδροφοβικότητα"Ή" το λωτό ".

Έξυπνα φυτά

Μέσα στα φυτά υπάρχει ένας άλλος τύπος νανοδομής Καθώς τα φυτά απορροφούν νερό από τις ρίζες τους στα κύτταρα τους, η πίεση συσσωρεύεται μέσα στα κύτταρα μέχρι να είναι μεταξύ 50 μέτρων και 100 μέτρων κάτω από τη θάλασσα. Προκειμένου να συγκρατηθούν αυτές οι πιέσεις, τα κύτταρα περιβάλλονται από ένα τοίχωμα που βασίζεται σε δέσμες αλυσίδων κυτταρίνης μεταξύ πέντε και 50 εκατομμυρίων χιλιοστόμετρου μικροϊνες.

Οι μεμονωμένες αλυσίδες δεν είναι τόσο ισχυρές, αλλά μόλις σχηματιστούν σε μικροΐνες γίνονται τόσο ισχυρές όσο ο χάλυβας. Στη συνέχεια, τα μικροϊνίδια ενσωματώνονται σε μια μήτρα άλλων σακχάρων για να σχηματίσουν ένα φυσικό «έξυπνο πολυμερές», μια ειδική ουσία που μπορεί να αλλάξει τις ιδιότητές του προκειμένου να κάνει το φυτό να αναπτυχθεί.

Οι άνθρωποι χρησιμοποιούσαν πάντα την κυτταρίνη ως φυσικό πολυμερές, για παράδειγμα σε χαρτί ή βαμβάκι, αλλά οι επιστήμονες αναπτύσσουν τώρα τρόπους για την απελευθέρωση μεμονωμένων μικροϊνών για τη δημιουργία νέων τεχνολογιών. Λόγω της αντοχής και της ελαφρότητάς της, αυτή η «νανοκυτταρίνη» θα μπορούσε να έχει ένα τεράστιο φάσμα εφαρμογών. Αυτά περιλαμβάνουν ελαφρύτερα ανταλλακτικά αυτοκινήτων, πρόσθετα τροφίμων χαμηλών θερμίδων, ικριώματα για τη μηχανική ιστών, και ίσως ακόμη και ηλεκτρονικές συσκευές που θα μπορούσαν να είναι τόσο λεπτές όσο ένα φύλλο χαρτιού.

Ίσως οι πιο εκπληκτικές νανοδομές φυτών είναι τα συστήματα συλλογής φωτός που συλλαμβάνουν ελαφριά ενέργεια για φωτοσύνθεση και τη μεταφέρουν στις τοποθεσίες όπου μπορεί να χρησιμοποιηθεί. Τα φυτά είναι σε θέση να μετακινήσουν αυτήν την ενέργεια με απίστευτη απόδοση 90%.

Τώρα έχουμε αποδείξεις ότι αυτό συμβαίνει επειδή η ακριβής διάταξη των συστατικών των συστημάτων συλλογής φωτός τους επιτρέπει να χρησιμοποιούν την κβαντική φυσική για να δοκιμάσουν πολλούς διαφορετικούς τρόπους για την ταυτόχρονη μετακίνηση της ενέργειας και βρείτε το πιο αποτελεσματικό. Αυτό προσθέτει βάρος στην ιδέα ότι η κβαντική τεχνολογία θα μπορούσε να βοηθήσει στην παροχή πιο αποτελεσματικά ηλιακά κύτταρα. Έτσι, όταν πρόκειται για την ανάπτυξη νέας νανοτεχνολογίας, αξίζει να θυμόμαστε ότι τα φυτά μπορεί να έχουν φτάσει εκεί πρώτα.

Σχετικά με το Συγγραφέας

Stuart Thompson, Ανώτερος Λέκτορας Φυτικής Βιοχημείας, Πανεπιστήμιο του Westminster

Αυτό το άρθρο δημοσιεύθηκε αρχικά στις Η Συνομιλία. Διαβάστε το αρχικό άρθρο.

Σχετικές Βιβλία:

at InnerSelf Market και Amazon