Lilledel on spetsiaalne mesilastele mõeldud salajane signaal, et nad teaksid, kust nektarit koguda. Ja uued uuringud on just andnud meile parema ülevaate selle signaali toimimisest. Kroonlehtede nanomõõtmelised mustrid peegeldavad valgust viisil, mis tekitab õie ümber „sinise halo”, mis aitab mesilasi meelitada ja tolmlemist soodustada.
See põnev nähtus ei tohiks teadlastele nii palju üllatusena tulla. Taimed on tegelikult sellist laadi "nanotehnoloogiat" täis, mis võimaldab neil teha igasuguseid hämmastavaid asju, alates puhastusest kuni energia genereerimiseni. Ja mis veelgi enam, neid süsteeme uurides võiksime neid ehk oma töös kasutada. oma tehnoloogiad.
Enamik lilli näib värviline, kuna need sisaldavad valgust neelavaid pigmente, mis peegeldavad ainult teatud valguse lainepikkusi. Kuid mõned lilled kasutavad ka sillerdamist, mis on teist tüüpi värv, kui valgus peegeldub mikroskoopiliselt paigutatud struktuuridest või pindadest.
Nihutavad vikerkaarevärvid, mida näete CD-l, on sillerdamise näide. Selle põhjuseks on interaktsioonid valguse lainete vahel, mis põrkavad selle pinnale tihedalt asetsevate mikroskoopiliste sisselõigete kaudu, mis tähendab, et mõned värvid muutuvad teiste arvelt intensiivsemaks. Teie vaatenurga muutudes muutuvad võimendatud värvid, et saada nähtavat säravat, morfiseerivat värviefekti.
Mesilased näevad lilla piirkonna ümber sinist halo. (Edwige Moyroud) Paljud lilled kasutavad vaha kattekihil nende pinnal sooni vahemikus üks kuni kaks tuhandikku millimeetrit, et saada sillerdaval viisil sarnaselt. Kuid teadlased, kes uurivad viisi, kuidas mõned lilled kasutavad mesilaste tolmeldamiseks sillerdamist, on märganud midagi veidrat. Soonete vahe ja paigutus polnud õigesti nii ootuspärased. Ja nad ei olnud igat tüüpi lillede puhul, mida nad vaatasid, väga sarnastel viisidel päris ideaalsed.
Need puudused tähendasid, et selle asemel, et anda vikerkaart nagu CD, toimisid mustrid sinise ja ultraviolettvalguse jaoks palju paremini kui teised värvid, luues seda, mida teadlased nimetasid “siniseks haloks”. Oli alust arvata, et see polnud see pole juhus.
Mesilaste värvitaju on meie omaga võrreldes spektri sinise otsa poole nihkunud. Küsimus oli selles, kas vahamustrite puudused olid „kavandatud“ tekitama intensiivset sinikat, violetset ja ultravioletset värvi, mida mesilased kõige tugevamalt näevad. Inimesed võivad neid mustreid aeg-ajalt näha, kuid punase või kollase pigmenteerunud taustaga taustad, mis on mesilaste jaoks palju tumedamad, on need meile tavaliselt nähtamatud.
Teadlased testisid seda, koolitades mesilasi seostama suhkrut kahte tüüpi kunstlilledega. Ühel olid kroonlehed valmistatud täiuslikult joondatud restide abil, mis andsid normaalse sillerdavuse. Teisel oli vigane paigutus, mis kordas erinevate pärislillede siniseid halosid.
Nad leidsid, et kuigi mesilased õppisid sillerdavaid võltslilli suhkruga seostama, õppisid nad paremini ja kiiremini siniseid halosid. Huvitaval kombel näib, et paljud eri tüüpi õistaimed võivad selle struktuuri eraldi välja töötada, kasutades igaühes nanostruktuure, mis annavad mesilastele signaali tugevdamiseks pisut särisevat sinisust.
Oota hetk! See pole lill. (Edwige Moyroud) **********
Taimed on nende struktuuride kasutamiseks välja arendanud mitmeid viise, muutes need looduse esimesteks nanotehnoloogideks. Näiteks vaha, mis kaitseb kõigi taimede kroonlehti ja lehti, tõrjub vett - seda omadust nimetatakse hüdrofoobsuseks. Kuid mõnedes taimedes, näiteks lootos, suurendab seda omadust vahakatte kuju viisil, mis muudab selle isepuhastuvaks.
Vaha on paigutatud koonusekujuliste struktuuride massiivi, mille kõrgus on umbes viis tuhandikku millimeetrit. Need on omakorda kaetud veel väiksemate mõõtmetega fraktaalsete vahamustritega. Kui vesi sellele pinnale maandub, ei saa see sinna üldse kleepuda ja seetõttu moodustuvad sfäärilised tilgad, mis veerevad üle lehe, kogudes kogu tee ulatuses mustust, kuni nad servast maha kukuvad. Seda nimetatakse superhüdrofoobuseks või lootosefektiks.
**********
Taimede sees on veel üks nanostruktuuri tüüp. Kui taimed võtavad juurtest vett rakkudesse, suureneb rõhk rakkude sees, kuni see on mere all 50–100 meetrit. Nende rõhkude hoidmiseks ümbritsetakse rakud seinaga, mis koosneb tselluloosiahelate kimpudest, mille suurus on vahemikus viis kuni 50 miljonit millimeetrit millimeetri kohta ja mida nimetatakse mikrofibrillideks.
Üksikud ahelad ei ole nii tugevad, kuid kui nad on moodustatud mikrofibrillideks, muutuvad nad sama tugevaks kui teras. Seejärel kinnistatakse mikrofibrillid teiste suhkrute maatriksisse, moodustades loodusliku nutika polümeeri - spetsiaalse aine, mis võib muuta taime omadusi, et panna taimet kasvama.
Inimesed on tselluloosi loodusliku polümeerina alati kasutanud, näiteks paberis või puuvillana, kuid nüüd arendavad teadlased uute tehnoloogiate loomiseks võimalusi üksikute mikrofibrillide vabastamiseks. Tugevuse ja kerguse tõttu võib sellel nano-tselluloosil olla tohutu kasutusala. Nende hulka kuuluvad kergemad autoosad, madala kalorsusega toidulisandid, koetehnika karkassid ja võib-olla isegi elektroonikaseadmed, mis võivad olla sama õhukesed kui paberileht.
Võib-olla kõige hämmastavamad taimede nanostruktuurid on valguse koristussüsteemid, mis hõivavad valgusenergia fotosünteesiks ja viivad selle kohtadesse, kus seda saab kasutada. Taimed on võimelised seda energiat liikuma uskumatu 90-protsendilise efektiivsusega.
Nüüd on meil tõendeid, et selle põhjuseks on see, et valgussüsteemide komponentide täpne paigutus võimaldab neil kasutada kvantfüüsikat, et katsetada paljusid erinevaid viise energia samaaegseks liikumiseks ja leida kõige tõhusam. See lisab kaalu mõttele, et kvanttehnoloogia võiks aidata pakkuda tõhusamaid päikeseelemente. Nii et uue nanotehnoloogia väljatöötamisel tasub meeles pidada, et taimed võisid sinna kõigepealt jõuda.
See artikkel avaldati algselt lehel The Conversation.
Stuart Thompson, Westminsteri ülikooli taime biokeemia vanemlektor
