A virágoknak van egy titkos jele, amelyet kifejezetten a méhek számára alakítottak ki, hogy tudják, hol kell nektárt gyűjteni. Az új kutatások pedig most betekintést nyertek nekünk a jel működésébe. A szirmok nanoméretű mintái tükrözik a fényt oly módon, hogy hatékonyan létrehozzon egy „kék halo” -ot a virág körül, amely elősegíti a méhek vonzását és ösztönzi a beporzást.
Ez a lenyűgöző jelenség nem lehet túl meglepő a tudósok számára. A növények valójában tele vannak ilyen fajta „nanotechnológiával”, amely lehetővé teszi számukra minden csodálatos tevékenység megtételét, a tisztítástól az energiatermelésig. És ami még fontosabb, hogy ezen rendszerek tanulmányozásával képesek lehetünk arra, hogy felhasználjuk őket saját technológiák.
A legtöbb virág színes, mert fényelnyelő pigmentet tartalmaznak, amely csak a fény bizonyos hullámhosszait tükrözi. De néhány virág irizenscenciát is alkalmaz, amely másfajta színű, amikor a fény mikroszkopikusan elrendezett struktúrákból vagy felületekből tükröződik.
A váltakozó szivárványszínek, amelyek a CD-n láthatók, példája az irizálásnak. Ennek oka a könnyű hullámok kölcsönhatása, amelyek a felületükön lévő, egymástól kissé távol eső mikroszkopikus bemélyedésektől visszatükröződnek, ami azt jelenti, hogy egyes színek mások rovására intenzívebbé válnak. A látószög eltolódásakor az erősített színek megváltoznak, és így a csillogó, morfáló színhatást kapják.
A méhek kék halogót láthatnak a lila régió körül. (Edwige Moyroud) Számos virág egy-két ezred milliméter közötti barázdát használ fel a viasz bevonatában a felületükön, hogy hasonló módon megvilágítsák. Azonban a kutatók, amelyek azt vizsgálják, hogy egyes virágok miként használják irizálót a méhek beporzásához, az észleltek valami furcsát. A barázdák távolsága és igazítása nem volt olyan tökéletes, mint amire számíthattak. És nem voltak teljesen tökéletesek, nagyon hasonló módon, az összes virágtípusban, amelyeket megnéztek.
Ezek a hiányosságok azt jelentették, hogy ahelyett, hogy CD-ként szivárványt adnának, a minták sokkal jobban működtek a kék és az ultraibolya fény számára, mint más színek, így a kutatók úgy nevezték, hogy „kék halo”. Indokolták azt feltételezni, hogy ez nem Nem véletlen.
A méhek színének érzékelése a spektrum kék vége felé változik, mint a miénk. A kérdés az volt, hogy a viaszminták hibáit „úgy tervezték-e”, hogy a méhek által leginkább látható intenzív kék, ibolya és ultraibolya generálódjanak. Az emberek alkalmanként láthatják ezeket a mintákat, de általában láthatatlanok számunkra olyan vörös vagy sárga pigmentált háttérrel szemben, amelyek sokkal sötétebbek a méhek számára.
A kutatók ezt a méhek kiküszöbölésével tesztelték, hogy a cukor társuljon kétféle művirághoz. Az egyikben szirmok készültek tökéletesen igazított rácsokkal, amelyek normál irizálást adtak. A másiknak hibás elrendezése volt, amely megismételte a különböző valódi virágok kék halóját.
Megállapították, hogy bár a méhek megtanultak az irizáló hamis virágokat a cukorral társítani, jobban és gyorsabban tanultak a kék halókkal. Érdekes módon úgy tűnik, hogy sokféle virágos növény különféle módon fejlesztette ki ezt a szerkezetet, mindegyik olyan nanoszerkezetek felhasználásával, amelyek enyhén kilométeres irizációt adnak, hogy megerősítsék jelüket a méheknek.
Várj egy percet! Ez nem virág. (Edwige Moyroud) **********
A növények sokféle módon fejlesztették ki ezeket a fajta szerkezeteket, hatékonyan elkészítve őket a természet első nanotechnológiáivá. Például az összes növény szirmait és leveleit védő viaszok visszatartják a vizet, ezt a tulajdonságot hidrofóbitásnak nevezik. De néhány növényben, például a lótuszban, ezt a tulajdonságot a viaszbevonat alakja tovább javítja. hatékonyan teszi az öntisztulássá.
A viasz kúpszerű szerkezetek sorozatában van elrendezve, körülbelül öt ezred milliméter magasságban. Ezeket viszont még kisebb méretekben fraktálminta viasszal vonják be. Amikor a víz ezen a felületen landol, egyáltalán nem tapad hozzá, így gömb alakú cseppeket képez, amelyek gördülnek át a levél mentén, és az út mentén elszívják a szennyeződést, amíg le nem esnek a peremről. Ezt nevezik „szuperhidrofóbnak” vagy „lótuszhatásnak”.
**********
A növényekben létezik egy másik típusú nanostruktúra. Ahogy a növények felveszik a vizet gyökereikből a sejtekbe, a nyomás a sejtek belsejében növekszik, és olyan lesz, mintha 50 és 100 méter között lenne a tenger alatt. Annak érdekében, hogy ezeket a nyomásokat visszatartsa, a sejteket körülbelül egy olyan fal veszi körül, amely cellulózláncok kötegein alapul, öt és 50 millió milliméter között, úgynevezett mikrofibrillák között.
Az egyes láncok nem olyan erõsek, de mikor mikropibrillá alakulnak, olyan erõsekké válnak, mint az acél. A mikrofibrillákat ezután más cukrok mátrixába ágyazzák, hogy természetes „intelligens polimert” képezzenek. Ez egy speciális anyag, amely megváltoztathatja tulajdonságait annak érdekében, hogy a növény növekedjen.
Az emberek mindig használták a cellulózt természetes polimerként, például papírban vagy pamutban, de a tudósok most új eszközöket dolgoznak ki az egyes mikrofibrillumok felszabadítására új technológiák létrehozása érdekében. Erőssége és könnyűsége miatt ennek a „nanocellulóznak” hatalmas felhasználási területe lehet. Ezek magukban foglalják a könnyebb autóalkatrészeket, az alacsony kalóriatartalmú élelmiszer-adalékokat, a szövettechnikához szükséges állványokat és esetleg akár olyan elektronikus eszközöket is, amelyek olyan vékonyak lehetnek, mint egy papírlap.
Talán a legmegdöbbentőbb növényi nanoszerkezetek a fényvisszaverő rendszerek, amelyek a fényenergiát fotoszintézis céljából elfogják, és azokat a helyekre továbbítják, ahol felhasználhatók. A növények hihetetlenül 90 százalékos hatékonysággal képesek átvinni ezt az energiát.
Most bizonyítékokkal rendelkezünk arról, hogy ez azért van, mert a fényvisszaverő rendszerek komponenseinek pontos elrendezése lehetővé teszi számukra a kvantumfizika felhasználását, hogy kipróbálhassák az energia egyidejű mozgatásának sokféle módját, és megtalálják a leghatékonyabbat. Ez növeli a gondolatot, miszerint a kvantumtechnológia hozzájárulhat a hatékonyabb napelemek előállításához. Tehát, amikor új nanotechnológiát kell kifejleszteni, érdemes megjegyezni, hogy a növények először eljutottak oda.
Ezt a cikket eredetileg a The Conversation kiadta.
Stuart Thompson, a Westminsteri Egyetem növényi biokémiai vezető előadója
